curso eng.mecanica 2011-01 -...
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RESUMO DOS TRABALHOS DECONCLUSÃO DE CURSO
Engenharia Mecânica
2011-1
ISSN 1982-1816
Especial Online
www.unifoa.edu.br/cadernos/especiais.html
Cadernos UniFOA – Especial Online RESUMO DOS TRABALHOS DE CONCLUSÃO DE CURSO
Engenharia Mecânica / 2011-1
AVANÇO TECNOLOGICO DA PRODUÇÃO DE AÇO: OPORTUNIDADE DE
GERAÇÃO DE ENERGIA SUSTENTAVEL COM UTILIZAÇÃO DE GÁS DE ALTO FORNO.
Alunos: PEREIRA, Adriel Junior Carvalho.
SILVA, Arlindo Vallere de Souza.
ALMEIDA, Caio Vasconcelos.
MARTINS, Danilo Biondini.
Orientador: CARDOSO, Jaime Monteiro.
RESUMO
Esta pesquisa teve como objeto de estudo o sistema de cogeração com a utilização
do gás de alto forno (BFG) como combustível para turbinas a gás. Teve como
objetivo geral apresentar os benefícios socioeconômicos e ambientais de um
sistema de cogeração que utiliza o gás de alto forno como combustível para as
turbinas a gás de companhias siderúrgicas e como objetivos específicos apresentar
as características/componentes principais de um sistema de cogeração com o gás
de alto forno como combustível; apresentar as principais mudanças técnicas que
possibilitaram a utilização do gás de alto forno (BFG) e analisar a viabilidade técnico-
econômica referente à utilização do gás de alto forno no lugar do gás natural, bem
como os impactos ambientais. Pesquisa qualitativa, exploratório-descritiva. Feito
levantamento de produção de conhecimento em fontes bibliográficas que versem
acerca de sistema de cogeração com a utilização de gás de alto forno (BFG) como
combustível para turbinas a gás. Os resultados apontam que a partir de novas
oportunidades tecnológicas, fabricantes de turbinas a gás utilizando a flexibilidade
de adaptação para aumento de rendimento em diversos campos como a utilização
de gases de baixo poder calorífico como combustível principal para turbinas a gás,
foram efetuadas modificações técnicas para aplicação do gás de alto forno com
sucesso para todo processo.
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Palavras-chave: Turbina a gás, tecnologia, ciclo combinado.
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CORRELAÇÃO ENTRE MODELOS NUMÉRICOS E ENSAIOS FÍSICOS EM UM
ANEL DE REBOQUE VEICULAR
Alunos: ALMEIDA, Alexandre de
MACHADO, Fabio Ferreira
Orientador: VIEIRA, Elton Pinto Cesar.
RESUMO
No atual cenário industrial, altamente competitivo e dinâmico, o projeto de novos
produtos e um processo fundamental para que as empresas possam atender as
diferentes necessidades de clientes cada vez mais exigentes, assegurando e
ampliando, desta forma, as suas participações no mercado. Entretanto, lançar novos
produtos de qualidade não garante a liderança e o pioneirismo em um determinado
segmento comercial. A rapidez em desenvolver e lançar novos projetos e
caracteristica inerente as empresas que lideram este mercado automobilistico. A
eficiência de tais projetos também considera a redução de custos para a empresa.
Neste sentido, o presente trabalho tem por objetivo apresentar uma analise da
importancia da utilização de modelos numéricos, aplicados ao calculo estrutural de
um projeto automobilistico, como um fator essencial na otimização de parâmetros
como qualidade, tempo e custo. Os resultados obtidos revelam que a construção de
modelos numéricos cada vez mais robustos e decisiva para se atingir com rapidez e
qualidade os objetivos de prestação definidos para o projeto. Os elevados graus de
coerência entre os resultados dos cálculos numéricos e os
ensaios físicos apontam que a construção de protótipos poderá ser suprimida em
futuros projetos, trazendo assim um ganho em tempo e qualidade, sobretudo, uma
redução de custos para a montadora.
Palavras-chave: Modelos numéricos, ensaios físicos, projeto automobilístico.
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“DESENVOLVIMENTO, IMPLEMENTAÇÃO E BENEFÍCIOS DE UM PLANO DE
MANUTENÇÃO PREDITIVA ATRAVÉS DA ANÁLISE DE VIBRAÇÃO”
Alunos: ARAÚJO, Alexandre Diniz
ANTONIOL, Eduardo
AZEVEDO, Jean Carlos Souza de
REIS, Mário Victor dos
Orientador: MONTEIRO, Jayme
RESUMO
Atualmente as empresas convivem num mercado muito competitivo e
agressivo, assim a tomada de decisão tornou-se fundamental para a sobrevivência
de qualquer organização. Neste contexto, as informações confiáveis apresentam-se
como fortes ferramentas para o desenvolvimento competitivo do setor industrial, uma
vez que, a manutenção preditiva por análises de vibrações pré dizem possíveis
falhas permitindo paradas programadas do equipamento para intervenção antes que
venha a falhar, otimizando a produção, aumentando a confiabilidade do sistema e
diminuindo custos.
Consequentemente este trabalho apresenta um caso prático da aplicação
desta técnica e a gestão dos sistemas de manutenção, analisando a viabilidade de
custos e o aumento de sua confiabilidade, afim de torná-la mais competitiva. Os
valores e os parâmetros obtidos nas medições foram comparados com os dados da
literatura específica à uma faixa de excelente performance.
Exemplificamos o trabalho com a análise em uma bomba centrífuga, este
equipamento apresentava níveis de vibração dentro de uma faixa não aceitável,
necessitando de uma parada não programada (de forma imediata) que além de
impactar nos custos de reparos, impactavam também nos custos operacionais. Com
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isso obrigatoriamente houve a necessidade de desenvolver e implementar um plano
de manutenção eficiente, prático e eficaz para para o equipamento citado,
atendendo assim, o objetivo inicial deste trabalho.
Palavras-chave: Manutenção preditiva; bomba centrífuga; análise de vibração.
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DESENVOLVIMENTO, IMPLEMENTAÇÃO E BENEFICIOS DE UM PLANO DE
MANUTENÇÃO PREDITIVA ATRAVES DA ANÁLISE DE VIBRAÇÃO.
Alunos: ARAÚJO, Alexandre Diniz
ANTONIOL, Eduardo
AZEVEDO, Jean Carlos Souza de
REIS, Mario Victor dos
Orientador: MONTEIRO, Jayme.
RESUMO
Neste trabalho foram abordadas questões relacionadas à poluição atmosférica
provocada pela emanação de material particulado em suspensão e através do
empilhamento. Foi realizado um estudo em cima do ambiente de matérias
provenientes dos altos fornos e sinterizações, aprofundando nossos conhecimentos
considerando a necessidade de se estabelecer critérios orientados pelos órgãos
ambientais para a definição dos limites de emissão de poluentes atmosféricos, que
são cruciais para o funcionamento das empresas para se mantiver nos conformes
ambientais, foram feitas pesquisas utilizando as normas regulamentadoras definidas
por estes órgãos, priorizamos executar todo o abatimento de pó do pátio de
matérias-primas, utilizando sistema automático de umectação das pilhas de finos
com canhões aspersores, onde se deu necessário aplicarmos uma quantidade
considerável do nosso conhecimento obtido no decorrer do curso em que estamos
completando nossa graduação. Para que o atendimento aos limites de emissões de
poluentes atmosféricos sejam satisfatórios, o objetivo do nosso trabalho foi
minimizar os impactos sobre a qualidade do ar e, assim, proteger a saúde e o bem-
estar da população.
Palavras chaves: Despoeiramento, Bomba D’água, Canhão Aspersor.
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SISTEMA DE UMECTAÇÃO PARA DESPOEIRAMENTO
Alunos: NETTO,Antonio Alves Vianna
OLIVEIRA, Fabrício de Carvalho
BANDEIRA, Hernando Souza Portes
PINTO, Pedro Henrique Malha Vieira
Orientador: ROMÃO, Ecy Cardoso.
RESUMO
Neste trabalho foram abordadas questões relacionadas à poluição atmosférica
provocada pela emanação de material particulado em suspensão e através do
empilhamento. Foi realizado um estudo em cima do ambiente de matérias
provenientes dos altos fornos e sinterizações, aprofundando nossos conhecimentos
considerando a necessidade de se estabelecer critérios orientados pelos órgãos
ambientais para a definição dos limites de emissão de poluentes atmosféricos, que
são cruciais para o funcionamento das empresas para se mantiver nos conformes
ambientais, foram feitas pesquisas utilizando as normas regulamentadoras definidas
por estes órgãos, priorizamos executar todo o abatimento de pó do pátio de
matérias-primas, utilizando sistema automático de umectação das pilhas de finos
com canhões aspersores, onde se deu necessário aplicarmos uma quantidade
considerável do nosso conhecimento obtido no decorrer do curso em que estamos
completando nossa graduação. Para que o atendimento aos limites de emissões de
poluentes atmosféricos sejam satisfatórios, o objetivo do nosso trabalho foi
minimizar os impactos sobre a qualidade do ar e, assim, proteger a saúde e o bem-
estar da população.
Palavras chaves: Despoeiramento, Bomba D’água, Canhão Aspersor.
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ANALISE DO ESCOAMENTO E TRANSFERENCIA DE CALOR DE FLUIDOS
IMISCIVEIS (ÁGUA-ÓLEO)
Alunos: KIMURA, Artur
Orientador: NOGUEIRA, Élcio.
RESUMO
Neste trabalho realizamos um estudo analítico sobre escoamento e transferência de
calor de fluidos imiscíveis (água–óleo) em regime laminar completamente
desenvolvido e termicamente desenvolvido em dutos circulares. Adotamos lã de
vidro (K=0.054 W/mK) como isolante pois este atende a norma (Petrobrás N-168) e
foi utilizado para o estudo um duto de aço API 5L muito utilizado em oleodutos. O
sistema (água–óleo) é muito empregado em oleodutos para se conseguir redução na
potência de bombeamento. A partir do estudo do escoamento, foi determinado que o
ponto onde se consegue a maior redução na potência de bombeamento ocorre para
temperatura global de mistura de 9.4 °C com filme de água da ordem de espessura
0.153, onde se tem uma redução de 64% em relação ao escoamento unifásico, para
essa espessura de água o valor de Nusselt é de 1.3. O ponto onde se tem a melhor
transferência de energia na forma de calor ocorre em 0.062 (muito próximo a
parede) com Nusselt de 5.35. Notamos assim que existe uma relação direta entre a
transferência de energia na forma de calor e o escoamento dos fluidos. Propomos
demonstrar neste trabalho o perfil de temperatura ao longo da parede do duto e do
isolante térmico, o fluxo de calor, qual é a espessura ideal onde podemos obter a
melhor relação entre a transferência de calor e a potência de bombeamento.
Palavras chaves: Escoamento, Transferência de calor, Fluidos imísciveis
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ESTUDO PARA OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE NODULIZAÇÃO NA
FABRICAÇÃO DE FERRO FUNDIDO NODULAR
Alunos: RODRIGUES, Eduardo Mangueira
GOUVÊA, Marcos Maia
FREITAS, Marcos dos Santos
Orientador: XAVIER, Carlos Roberto.
RESUMO
O presente trabalho tem como objetivo, realizar a análise qualitativa e
quantitativa do processo de nodulização com a finalidade de obtermos ferro fundido
nodular, produzido na Centrifugação da Saint-Gobain Canalização. O tema foi
proposto, pois esse processo vem apresentando consumo elevado de magnésio
puro associado à eficiência na nodulização. Essa análise tem como objetivo verificar
as variáveis do atual processo, apontando possíveis falhas e sugerindo métodos
mais eficazes para a minimização do problema, diminuindo assim o consumo
específico de magnésio puro por perdas no desvio de qualidade no ferro fundido
nodular produzido.
A metodologia baseou-se em conceitos de Metalurgia dos Ferros Fundidos,
análises químicas, ensaios mecânicos e ensaios metalográficos, com o objetivo de
garantir a qualidade do processo de fabricação do ferro fundido nodular.
Foi concluído que a metodologia para controle no percentual de magnésio
residual no metal tratado aumentava o consumo específico de magnésio puro.
Após alterações nos padrões de processo, tais como: temperatura de
vazamento, capacidade das panelas utilizadas no tratamento e redução no “fading”,
obtivemos a redução na quantidade de magnésio puro aplicado.
Palavras chaves: Metalurgia dos ferros fundidos, ferro fundido nodular, tratamento
de nodulização, “fading”.
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ANALISE DA USINABILIDADE E MICROESTRUTURA DO AÇO INOXIDÁVEL
DUPLEX UNS S31803 SAF(2205) COMO RECEBIDO
Alunos: AMBROZIN, Erica Weruth
MONTEIRO, Paulo Henrique Petriz
Orientador: RIBEIRO, Rosinei Batista
RAYMUNDO, Emerson Augusto
RESUMO
Os aços inoxidáveis dúplex (estrutura ferríticos-austeníticos) são materiais
de grande interesse para a indústria, a ciência e o comércio, em particular para
mercados críticos como indústrias químicas e petroquímicas, por causa de sua
excelente combinação de propriedades mecânicas, alta resistência à corrosão e
custo/benefício. Em geral, os requisitos essenciais exigidos para uma liga metálica
utilizadas em atividades relacionadas à indústria petroquímica são resistência
mecânica e resistência à corrosão. O aço inoxidável duplex UNS S31803 (SAF
2205) vem conquistando cada vez mais espaço no setor petroquímico justamente
por possuir tais requisitos.
A meta deste trabalho foi relacionar a microestrutura do aço inoxidável
duplex UNS S31803 (SAF 2205) com os parâmetros de usinagem utilizando o
processo de fresamento, com a finalidade de analisar o comportamento do mesmo
em meio a um processo mecânico. Conforme pesquisa realizada não se encontrou
estudos relevantes sobre efeitos de parâmetros da usinagem na microestrutura da
peça e do cavaco, porém sabe-se que o mesmo tem usinabilidade difícil, por isso
torna-se importante fazer esta relação entre os parâmetros de usinagem com a
rugosidade, a microdureza e a dureza do mesmo. Inicialmente foram realizados
análises metalográficas em amostras com tratamento térmico a fim de obtermos o
melhor reagente para atacar este material. Depois foram feitas análises
metalográficas, medições de rugosidade e dureza na amostra em estudo (sem
tratamento térmico). Após os resultados serem obtidos os mesmos foram
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analisados. Os ensaios foram realizados em centro usinagem utilizando o processo
de fresamento com ferramentas de metal duro e tiveram como variáveis: avanço,
profundidade de corte, velocidade de corte e rotação da máquina. A cada passe
foram recolhidas amostras de cavacos correspondentes ao parâmetro de usinagem
e realizávamos medições de dureza e rugosidade no material. Posteriormente foi
feita a análise do tipo e da forma do cavaco. E por fim, realizou-se uma Microscopia
Eletrônica de Varredura (MEV) dos cavacos obtidos. Os resultados mostraram que é
possível estabelecer uma relação dos parâmetros de usinagem com a microdureza,
rugosidade e características dos cavacos.
Palavras-chave: Aço Inoxidável Duplex, Parâmetros Usinagem, Cavaco.
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PROCESSO CORROSIVO DOS GASODUTOS:
ESTUDO DE CASO DO AÇO API 5L X70
Alunos: RAMOS, Leandro Dias
ROBERTO, Leandro
CERQUEIRA, Tammy da Matta
ARAUJO, William José Jorge
Orientador: RIBEIRO, Rosinei Batista
RESUMO
Este estudo idealizou investigar a potencialidade, os fundamentos e as
características dos gasodutos com determinadas taxas de corrosão, tendo em vista,
um possível aperfeiçoamento no plano de manutenção e gerenciamento de risco,
ressaltando um provável aumento da lucratividade da organização. Evidenciamos no
decorrer dos capítulos a evolução do modal dutoviário, os parâmetros industriais
enfatizando os processos de fabricação do aço, a especificação dos componentes
estruturais e a essencialidade dos materiais utilizados nas tubulações de transporte
de gás e petróleo, para então, adentrarmos a pesquisa experimental, no qual,
avaliamos o comportamento do aço na admissão de elementos externos
empregados no nível de corrosão.
Em tese, no que tange à análise crítica, desenvolvemos ensaios metalográficos, de
caracterização química do aço-liga, experimentos mecânicos como Tração, Charpy
(impacto) e dureza, no Laboratório de Metalografia e Ensaios de Materiais do Centro
Universitário de Volta Redonda – Unifoa e no Laborário Metalográfico da Gerdau
Aços Especiais Piratini, onde, foi demonstrado resultados que descrevem a
durabilidade do aço API 5L X70 em estágios significativos de corrosão e denotado a
comparação técnica do material isento e com nível de corrosão elevado, destacando
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aspectos que relevam as fontes de fragilidade que inibem a manutenção dos
sistemas dutoviários.
Palavras-Chave: Dutos; Corrosão; Aço API 5L X70; Gerenciamento de Risco;
Manutenção.
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ESTUDO DE CASO DO SISTEMA HIDRÁULICO DO CANHÃO DE LAMA DO
ALTO FORNO 3 DA CSN
Alunos: SILVA, Rafael Thomé da
SILVA, Luis Carlos da
CUNHA, Renan Oliveira da
Orientador: HABIBE, Alexandre Fernandes
RESUMO
O Alto Forno tem por finalidade produzir no estado liquido a 1500 ºC, uma
liga de ferro denominada “gusa”, produzida a partir da redução e fusão do minério de
ferro. No processo de fusão do minério, ocorre também a formação de uma outra
fase liquida denominada escoria. Os dois matérias ( gusa e escória ) são extraídos
do forno pelo furo de gusa, que são vazados por máquinas perfuratrizes, e
separados no canal principal por diferença de densidade. Após o processo de
vazamento do forno, que dura em média 2 horas, é necessário o tamponamento do
furo de gusa através da injeção de lama realizado pelo Canhão de Lama.
As ocorrências no processo de vazamento e tamponamento de um Alto-
forno afetam diretamente a produtividade e custo, um exemplo disto ocorre no Alto-
forno 3 da CSN. Devido a grandes ocorrências de queimas do bico do canhão
causados pelo gusa durante o tamponamento do furo, houve a necessidade de
alterar o padrão operacional do tempo de giro do Canhão de Lama. Essas
ocorrências têm como causa fundamental o tempo total de curso do cilindro
hidráulico do giro do canhão de lama. Com o objetivo de redução de tempo do giro,
foi recalculado a vazão necessária para aumentar a velocidade de acionamento do
cilindro e consequentemente reduzir o tempo total do curso do cilindro de giro.
O trabalho visa apresentar duas possíveis alternativas de melhoria do
projeto do sistema hidráulico do Canhão de Lama do Alto Forno 3 da CSN afim de
atender a necessidade operacional de fechamento do furo de gusa. A primeira
alternativa a ser discutida será a implantação de um stand de acumuladores para
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funcionar como fonte de energia hidráulica (vazão) para as bombas existentes. A
segunda alternativa a ser discutida será a troca da unidade de potência existente por
uma unidade de potência com capacidade de deslocamento superior para atender a
vazão requerida. Serão abordados ao longo do trabalho os dimensionamentos de
stand de acumuladores, vazão de bombas, potência requerida pela bomba,
velocidade de acionamento de cilindros hidráulicos e viabilidade econômica dos
projetos.
Após o estudo de caso realizado neste trabalho, chegou-se a conclusão por
meio da viabilidade econômica que o stand de acumulador é a melhor alternativa
para a melhoria do sistema hidráulico do Canhão de Lama do Alto-forno 3 da CSN.
Palavras-Chaves: Alto Forno, Furo de Gusa, Canhão de Lama
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EFEITO DO REVENIMENTO SOBRE A DUREZA E A TENACIDADE DE AÇOS
CARBONO E DE BAIXA-LIGA
Alunos: PAULINO, Thiago Tranin
Orientador: XAVIER, Carlos Roberto
CO-Orientador: RIBEIRO, Rosinei Batista
RESUMO
Neste trabalho foi avaliado o efeito da temperatura e do resfriamento no
revenimento sobre a dureza e a tenacidade de aços carbono e de baixa-liga. O
intervalo de temperatura utilizado para a avaliação, ficou compreendido entre 300 e
650oC. Este intervalo de temperatura inclui a faixa de 350 a 550oC onde, em
circunstâncias do tempo de permanência e/ou das taxas de resfriamento, pode
ocorrer a fragilização pelo revenido de aços carbono e de baixa-liga devido,
principalmente, à precipitação de compostos contendo impurezas como P, S, Sb, As,
Mn, Cr e Sn. Foi explorada a correlação da dureza e a tenacidade dos aços com as
suas respectivas temperaturas de revenimento, não levando em consideração o
tempo de permanência dentro do forno. Desta forma, os resultados obtidos
indicaram uma gradativa recuperação da tenacidade dos aços com uma
correspondente diminuição em suas durezas ao se aumentar a temperatura de
revenimento. Outro ponto avaliado foi a temperatura de transição do material, que foi
revenido a temperatura de 600°C e sofreu diferentes tipos de resfriamentos.
Palavras-chave: Revenimento, Dureza, Tenacidade, Fragilização, Aço Carbono e
de Baixa-Liga.
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EFEITO DO REVENIMENTO SOBRE A DUREZA E A TENACIDADE DE AÇOS
CARBONO E DE BAIXA-LIGA
Alunos: PAULINO, Thiago Tranin
Orientador: XAVIER, Carlos Roberto.
RESUMO
Considerando as tendências do mercado automobilístico atual, que trabalha em
função de redução de custos e no desenvolvimento de projetos intercambiáveis,
caracterizando plataformas veiculares similares entre diferentes silhuetas, podemos
observar o surgimento de problemas de campo relacionados a esta metodologia,
que muitas vezes impactam o cliente.
Podemos citar como exemplo, o caso em que um sistema de freio dimensionado
para um veículo de determinada massa que é utilizado em outro veiculo de mesma
plataforma, porém, de massa superior, assim, constata-se problemas em conforto de
frenagem, desgaste excessivo dos materiais de atrito e etc.
O presente trabalho analise o dimensionamento do sistema de freio de um veiculo
de passeio leve especifico, com o objetivo de avaliar a prestação de frenagem.
Foram utilizados para a analise teórica, cálculos clássicos em freio automotivo
encontrados em literaturas especificas e normas, assim como pesquisas em
montadoras e industrias de autopeças, recursos computacionais para a realização
de estudos experimentais correlacionando resultados.
Palavras chave: automobilística;veículo de passeio;sistema de freio.