EE - Artigos Publicados em Periódicos

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3D numerical analysis about the shape influence of the hydro-pneumatic chamber in an oscillating water column (owc).
(2015) Isoldi, Liércio André; Grimmler, Juliana do Amaral Martins; Letzow, Max; Souza, Jeferson Avila; Gomes, Mateus das Neves; Rocha, Luis Alberto Oliveira; Santos, Elizaldo Domingues dos
The oceans represent one of the major energy natural resources, which potentially can be used to supply the World energy demand. In the last decades some devices to convert the wave ocean energy into electrical energy have been studied. In this work the operating principle of an Oscillating Water Column (OWC) converter was analyzed with a transient 3D numerical methodology, using the Finite Volume Method (FVM) and the Volume of Fluid (VOF) model. The incident waves on the OWC hydropneumatic chamber cause an oscillation of the water column inside the chamber producing an alternate air flow through the chimney. The air drives a turbine that is coupled to an electric generator. The aim of this work was to investigate the shape influence of the hydro-pneumatic chamber geometry in the air flow. For this, six cases were studied in laboratory scale and the results showed that the variation of the OWC chamber shape can improve 12.4% the amount of mass air flow.
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Abrasive wearin Austempered DuctileIrons: a comparison with white cast irons
(2014) Cardoso, Paulo Henrique Sanchez; Israel, Charles Leonardo; Strohaecker, Telmo Roberto
This work aims to evaluate the mechanical properties and the abrasive wear resistance of a group of nodular cast irons and a white cast iron. The samples were produce dand heat treated. The materials characterization was performed using optical and scanning electron microscopy. In the wear tests, a rotating device with sand as the abrasive material laws constructed and used. To assess the tests results, the mass loss values of the specimens were analysed. Until 120h of testing, the white cast iron was observed to have alower weight loss compared with that of other materials. From 144 huntil the end of the test at 196h, an inversion of the performance occurred for ductile irons, which exhibited the lowest wear rate until the end of the test. This resultis due to the presence of retained austenite in the ductile iron. This fact, besides allowing an increase in tough ness that was verified in the impact tests, provides an increase in abrasion resistance due to the subsequent transformation of the retained austenite into martensite.
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Aerodynamical and mechanical design of turbine blade
(2009) Santos, Sonia Magalhães dos; Pinho, Jean Monteiro de; Keller, Pablo Passos; Dias, Gustavo da Cunha; Santos, Elizaldo Domingues dos
The present work presents a study concerned with the project of a wind turbine. This task is basically shared in two steps. The first one is the blades aerodynamic project, with the purpose of taking more advantage of the wind kinetic energy and the second one is concerned with the mechanical project of the blades, in order to support the loads over the blades during the operation period. The graphical modeling and the mechanical project of the blades are performed with the computational softwares AutoCad® and Excel. The commercial code Ansys® is employed to analyze the mechanical resistance and the reliability of the blade. To perform the prediction of the wind action efforts over the blade is used the aerodynamic analysis including forces, such as: axial, tangential, weight and centrifugal ones, and aerodynamic momentum. The blades are composed of fiberglass shell reinforced with plastic material. Vertical and horizontal reinforcements of wood and carbon fiber, respectively, are also employed.
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Algebraic rectilinear model for multilayer resin transfer molding injection
(2013) Oliveira, Cristiano Peres; Souza, Jeferson Avila; Isoldi, Liércio André; Amico, Sandro Campos
An analytical model for the multilayer rectilinear injection applied to the RTM process has been developed. The model takes into account the permeability in both in-plane (Kxx and Kyy ) and transverse (Kzz ) directions of each layer of the reinforcement media and calculates the transverse permeability (Kt ) through adjacent layers. Porosity and thickness are set independent for each layer of the assembly. Mass balance of resin within the layers is used to develop an expression that estimates resin position (xi ) as a function of time (t) independently of each layer. The resulting equation was solved using: (i) Numerical integration and (ii) algebraic integration of the simplified expression resulting in a closed expression for x i = xi (t). Results of both proposed methods were compared with the calculations performed using the PAM-RTM software for cases with three, five and seven layers and the maximum calculated error in all cases was less than 12%.
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An experimental investigation by towing tank on VIV of a long flexible cylinder for deepwater riser application
(Springer, 2013) Jijun, Gu; Vitola, Marcelo Araujo; Coelho, Jairo Fernando de Lima; Pinto, Waldir Terra; Duan, Menglan; Levi, Carlos
In this study, the dynamic response of a vertical flexible cylinder vibrating at low mode numbers with combined x-y motion was investigated in a towing tank. The uniform flow was simulated by towing the flexible cylinder along the tank in still water; therefore, the turbulence intensity of the free flow was negligible in obtaining more reliable results. A lower branch of dominant frequencies with micro vibration amplitude was found in both cross-flow and in-line directions. This justifiable discrepancy was likely caused by an initial lock-in. The maximum attainable amplitude, modal analysis and x-y trajectory in cross-flow and in-line directions are reported here and compared with previous literature, along with some good agreements and different observations that were obtained from the study. Drag and lift coefficients are also evaluated by making use of a generalized integral transform technique approach, yielding an alternative method to study fluid force acting upon a flexible cylinder.
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An experimental study on the use of earth-air heat exchangers (EAHE)
(2014) Vaz, Joaquim; Sattler, Miguel Aloysio; Brum, Ruth da Silva; Santos, Elizaldo Domingues dos; Isoldi, Liércio André
The thermal potential of Earth-Air Heat Exchangers (EAHE) is experimentally investigated for a placementin Viamão, city located in the south of Brazil. Three independent ducts are buried in the soil, ducts A and B are installed at a depth of 1.60 m and 0.60 m apart, while duct C is installed at a depth of 0.50 m. Thethermal conditions of one build named Casa Ventura are improved with the EAHE. The temperatures forthe soil, external air and in buried ducts in several positions are acquired along one year (2007). The mainpurpose here is the achievement of the transient behavior of temperature fields for the external air, soiland buried ducts and the best periods of time for employment of device. Results showed that the monthsof May and February were the best for heating and cooling the air used in Casa Ventura, respectively.Moreover, it was developed a complete database about the transient temperatures of the soil, externalair and inside the building.
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An objective cracking criterion for the analysis of concrete dams
(1996) Araújo, José Milton de; Awruch, Armando Miguel
Cracking analysis by the finite element method may be accomplished using a continuum damage theory, but results are strongly affected by the adopted finite element mesh. A reduced tensile strength has been proposed in order to obtain objective results; however this approach may still be dependent on the adopted finite element mesh. An alternative model for concrete cracking, which is independent of the finite element mesh and especially suitable for the analysis of concrete dams, is proposed in this work.
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Análise comparativa entre estimadores normatizados de resistência à compressão do concreto aplicada ao concreto utilizado na laje de fundo do dique seco do pólo naval do Rio Grande na cidade de Rio Grande - RS
(2012) Magalhães, Fabio Costa; Real, Mauro de Vasconcellos
A variabilidade da resistência do concreto torna fundamental a utilização de metodologias estatísticas capazes de estabelecer parâmetros para a aceitação das estruturas. A utilização de um grande número de resultados práticos de ensaios de resistência é de grande importância para a validação e calibração das normas e especificações técnicas existentes. O presente trabalho realizou uma análise comparativa entre as metodologias de estimativa de resistência à compressão de diferentes regiões produtoras de concreto. Foram utilizados os resultados dos ensaios realizados na construção do dique seco do Estaleiro Rio Grande para a realização da comparação entre as estimativas de resistência característica definidas pelas normas NBR 12655 [6], ACI 214R-02 [1] e NP-EN-206-1 [9].
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Análise da influência dos parâmetros de soldagem sobre a geometria do cordão de solda por projeto de experimentos fatorial fracionado
(2012) Teixeira, Gustavo Simões
O objetivo deste trabalho é analisar a influência dos parâmetros de um sistema mecanizado de soldagem, composto por uma tocha TIG e outra MAG em tandem, sobre a geometria do cordão de solda. Os resultados foram comparados com soldas realizadas pelos processos TIG e MAG operando isoladamente. A execução dos cordões ocorreu por simples deposição sobre chapas de aço ao carbono AISI 1010 com espessura de 6,3 mm, onde um dispositivo de soldagem mecanizado permitiu a variação da velocidade de soldagem, distância da ponta do eletrodo TIG e a distância entre tochas. Os parâmetros analisados foram: corrente de soldagem e distância da ponta do eletrodo a peça no processo TIG, velocidade de alimentação de arame e tensão do arco no processo MAG, velocidade de soldagem e distância entre as tochas. Os ajustes de corrente e tensão de soldagem foram feitos em duas fontes de potência separadas, do tipo transformador-retificador, uma para cada tocha, devido as suas diferentes curvas características. Através do projeto de experimento fatorial fracionado, avaliaram-se os efeitos de dois níveis, um mínimo e outro máximo, mais quatro réplicas dos seus níveis intermediários, resultando em 20 experimentos para cada processo de soldagem. Os resultados finais indicam uma diferença ao utilizar uma tocha TIG para pré-aquecer o material base, mas, estatisticamente, essa diferença não é significativa entre os processos TIG e MAG em tandem e MAG convencional para a faixa de parâmetros de soldagem adotada.
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Análise do processo aproximado da NBR-6118 para consideração dos efeitos localizados de segunda ordem
(2007) Araújo, José Milton de
Neste trabalho, apresenta-se uma análise criteriosa do processo aproximado da NBR-6118 para a consideração dos efeitos localizados de segunda ordem nos pilares parede. O processo simplificado é comparado com a solução exata fornecida pela teoria não-linear de placas. O método dos elementos finitos é empregado na análise estrutural. Nenhum efeito de segunda ordem localizado importante foi encontrado no estudo. Assim, recomenda-se que o processo da norma não seja empregado no projeto dos pilares-parede. Por último, são feitas recomendações para o dimensionamento das armaduras horizontais dos pilares-parede, com base em resultados experimentais disponíveis.
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Análise numérica da dinâmica de cabos altamente extensíveis
(2003) Isoldi, Liércio André; Santos, Maria Angela Vaz dos
A mecânica de cabos altamente extensíveis deve ser estudada numericamente. Para isso, implementamos computacionalmente a solução de um sistema de equações capaz de descrever o movimento de cabos extensíveis em ruptura. Foi utilizado um sistema local e um sistema global de referência. Empregamos os parâmetros de Euler para representar a rotação relativa entre estes sistemas de coordenadas, evitando assim a singularidade associada aos ângulos de Euler. Foi necessária ainda a inclusão da rigidez flexional nas equações de governo, devido à possibilidade do esforço axial, em alguma parte do cabo, atingir um valor nulo ou negativo. Utilizamos um esquema implícito de diferenças finitas para obtermos a solução numérica das equações de governo. Este modelo numérico foi usado para analisarmos o comportamento dinâmico de um cabo sintético durante e após sofrer uma ruptura. Observamos que a tração estática inicial do cabo é um fator determinante, e que um tempo de ruptura maior possibilita uma melhor dissipação de energia ao longo do cabo, tornando-o menos destrutivo que um cabo que se rompe rapidamente.
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Análise numérica de uma placa submersa como quebra mar e conversor de energia das ondas
(2013) Seibt, Flávio Medeiros; Couto, Eduardo Costa; Teixeira, Paulo Roberto de Freitas; Santos, Elizaldo Domingues dos; Isoldi, Liércio André
Este artigo apresenta um modelo computacional bidimensional desenvolvido para análise do quebra mar tipo placa submersa. O modelo desenvolvido utiliza os códigos comerciais GAMBIT e FLUENT. O escoamento da mistura água-ar nas simulações numéricas do dispositivo é realizada através do modelo multifásico Volume of Fluid. O objetivo deste artigo é contribuir para um maior conhecimento deste dispositivo mostrando seu bom desempenho nas funções de quebra mar e conversor de energia das ondas. É analisada a influência da posição vertical da placa no coeficiente de transmissão e na eficiência do dispositivo ao converter energia das ondas em energia elétrica. Para tanto, o modelo desenvolvido, depois do processo de validação, foi utilizado em seis simulações que diferem apenas na posição da placa. Nos casos estudados, o aumento da distância da placa ao fundo proporcionou aumento da eficiência e redução do coeficiente de transmissão.
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Análise numérica do comportamento mecânico sob flexão de placas finas de material compósito laminado reforçado por fibras
(2013) Helbig, Daniel; Real, Mauro de Vasconcellos; Rocha, Luiz Alberto Oliveira; Santos, Elizaldo Domingues dos; Isoldi, Liércio André
A crescente necessidade de estruturas com propriedades mecânicas superiores impulsiona o desenvolvimento de novos tipos de materiais, dentre os quais se destacam os materiais compósitos laminados reforçados por fibras. Placas finas construídas com estes materiais possuem diversas vantagens em comparação com as fabricadas com materiais de construção mecânica convencionais como o aço: altas relações rigidez/peso e resistência/peso; alta resistência à fadiga; e excelente resistência à corrosão. Portanto, a aplicação destes elementos estruturais é cada vez mais frequente em diversas áreas da engenharia, especialmente em estruturas navais e offshore. Neste contexto, o presente trabalho analisa numericamente o comportamento mecânico de placas finas fabricadas com diferentes tipos de materiais compósitos (Vidro-E / Epóxi, Boro / Epóxi, Tecido de Vidro / Epóxi e Boro / Alumínio) em comparação com o comportamento mecânico de uma placa de Aço. Os resultados mostraram que é possível obter com uma placa de material compósito reforçado por fibras um comportamento mecânico semelhante, ou até melhor, que o de uma placa de aço.
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Análise teórica da influência de perfis sobre a potência de uma Turbina Wells empregada em dispositivos de conversão de energia das ondas
(2013) Dias, Gustavo da Cunha; Santos, Sonia Magalhães dos; Santos, Elizaldo Domingues dos; Rocha, Luiz Alberto Oliveira; Olinto, Cláudio Rodrigues
O presente trabalho apresenta um estudo teórico a respeito da influência de diversos perfis aerodinâmicos (NACA0012, NACA0015, NACA0018, NACA0020 e NACA0021) sobre a potência e torque gerados em uma turbina Wells. Em todos os casos avaliados, o rotor possui um raio da turbina rt = 245 mm e uma razão de aspecto de AR = 0.7. O objetivo principal é obter uma recomendação teórica a respeito de qual perfil aerodinâmico pode ser empregado para os rotores de pequenos dispositivos de conversão de energia das ondas do mar em energia elétrica, mais especificamente coluna de água oscilante com potências inferiores a 1kW. Para realizar a estimativa da potência e torque foram utilizadas recomendações teórico experimentais da literatura. Os resultados indicaram que o melhor perfil aerodinâmico (NACA0021) é capaz de conduzir a uma potência mecânica de aproximadamente 319 W, apresentando um desempenho 36 % superior ao perfil NACA0020, que conduziu aos piores resultados.
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Analysis of hull–topside interaction by experimental approach on floating production unit P-53
(2012) Pinto, Wagner Mespaque; Frainer, Vitor Jose; Teixeira, Paulo Roberto de Freitas
This case study analyses the structural behavior of a supporting system for modularized process plants used in ship shaped floating oil production units, through the monitoring of strain and relative displacements on the support structures of the modules on the deck, called stools. The target of this study is the platform P-53 from PETROBRAS. It is a 346 m long converted unit, turret-moored, and its oil production capacity is 180,000 bpd. Each module of its process plant is supported by four stools, two sliding ones and two fixed ones. A system for data acquisition was implemented to carry out this monitoring; 75 sensors such as strain gauges, displacement transducers and accelerometers were installed on the platform. Measurements were carried out during the installation of the modules upon the hull in the shipyard and in its final location, under the operational and environmental conditions of the Campos Basin (Rio de Janeiro, Brazil). No relative displacement between the sliding stools and the module pads was recorded throughoutthe monitoring period. This paper aims at contributing to the structural design ofthe modules and their supports on the deck. Besides, this paper can contribute to reviewing future projects.
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Aplicação de análise envoltória de dados (DEA) para medir eficiência em portos brasileiros
(2011) Acosta, Cristina Maria Machim; Azambuja, Ana Maria Volkmer de; Lima, Milton Luiz Paiva de
Este estudo teve como objetivo identificar benchmarkings em portos brasileiros utilizando a técnica de Análise Envoltória de Dados (DEA). Essa técnica possibilitou a construção de um escore de eficiência técnica a partir de insumos e produtos considerados importantes no processo de movimentação de cargas portuárias. A partir desses índices foi possível verificar quais portos vem apresentando melhores desempenhos, isto é, otimizando seus recursos para a movimentação de suas cargas. Os portos que se mostraram eficientes foram Areia Branca (RN), Itaqui (MA), Natal (RN), Santos (SP) e São Francisco do Sul (SC). Analisando esses portos percebe-se que fatores como tipo de carga movimentada, localização e modernização contribuíram para que atingissem a fronteira de eficiência.
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Aplicação de identificação de sistemas no tempo de vida de baterias de dispositivos móveis
(2012) Romio, Leugim Corteze; Sausen, Airam Teresa Zago Romcy; Sausen, Paulo Sérgio; Reimbold, Manuel Martin Perez
A utilização de dispositivos móveis tem aumentado significativamente devido à proliferação do acesso à tecnologia sem fio. No projeto de dispositivos portáteis, o tempo de vida das baterias que os alimentam é considerado uma das características mais importantes, pois informa a quantidade de tempo que o dispositivo estará operacional sem a necessidade de ligá-lo a uma fonte externa. Neste contexto, é de vital importância possuir algum método capaz de predizer o tempo de vida das baterias. Este artigo objetiva aplicar estruturas de modelos matemáticos paramétricos lineares, tais como as estruturas ARX, ARMAX, entre outras, presentes na teoria de Identificação de Sistemas a fim de identificar a que representa de forma mais acurada o tempo de vida de baterias utilizadas em dispositivos móveis, a partir de dados coletados de um experimento real (i.e., plataforma de testes). Os modelos foram implementados na caixa de ferramentas para identificação de sistemas presente na ferramenta computacional Matlab denominada ident. A partir da análise dos resultados observou-se que o modelo paramétrico linear ARX apresentou o melhor resultado quando comparado com, os demais modelos e os dados experimentais.
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Aplicação de uma metodologia para análise de eficiência em terminais de contêineres.
(2013) Oliveira, Maiquiel Schmidt de; Azambuja, Ana Maria Volkmer de; Lima, Milton Luiz Paiva de
A produção de um país depende, além da boa relação com outras nações, da sua eficiência logística. Para o crescimento econômico que se desenha para o Brasil é necessária uma logística adequada para escoar os produtos e, dessa forma, aumentar a competitividade com o exterior e a produtividade do país. Considerando que atualmente em torno de 70% das cargas transportadas utilizam contêineres, é de interesse verificar a eficiência das operações em terminais de contêineres como formar de torná-los mais competitivos a nível mundial. Para tal, aplicou-se a técnica conhecida como Análise Envoltória de Dados (DEA). Utilizou-se o modelo BCC orientado para produto para construir um escore de eficiência a partir dos insumos e produtos relevantes no processo de movimentação das cargas, focando a questão da acessibilidade aos terminais de contêineres. De posse desse índice foi analisada a eficiência nos terminais de contêineres no ano de 2011. Com a aplicação desse modelo e, após a imposição de restrições aos pesos das variáveis, os terminais Tecon Santos (SP) e Multi Rio (RJ) apresentaram eficiência nas suas operações. A eficiência do Tecon Santos (SP) pode ser atribuída ao fato desse terminal ser o maior do país em movimentação. Em 2011, esse terminal chegou a realizar 80 mph (movimentos por hora) estabelecendo um novo padrão de produtividade na América do Sul, o que o coloca em patamar semelhante aos melhores terminais europeus.
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Armaduras de pele para blocos de concreto armado
(2012) Araújo, José Milton de
Os grandes blocos de fundação dos edifícios e das pontes podem apresentar fissuras superficiais já nas primeiras horas após a concretagem. Em virtude do grande volume de concreto, a temperatura no interior do bloco pode atingir valores muito elevados, como consequência do calor de hidratação do cimento. Devido aos fortes gradientes de temperatura, a superfície do bloco fica tracionada, podendo fissurar. O objetivo desse trabalho é abordar esse tema, analisando as principais variáveis envolvidas, e sugerir uma metodologia de projeto para o cálculo das armaduras de pele dos blocos de concreto armado.
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Aspectos metodológicos sobre o emprego do método do SCS com auxílio de ferramentas de geoprocessamento no projeto de estruturas de drenagem de uma rodovia
(2005) Tassi, Rutinéia; Bastos, Cezar Augusto Burkert; Miranda, Talita Caroline
Como nem sempre encontramos dados observados que permitam a obtenção da vazão máxima para o dimensionamento de obras hidráulicas de drenagem, é necessário utilizar métodos hidrológicos que representem os principais processos da transformação da precipitação em vazão. O presente artigo apresenta a comparação entre o dimensionamento hidráulico de estruturas de drenagem de um trecho de rodovia, utilizando para obtenção das vazões de projeto o Método Racional e o Hidrograma Unitário Sintético (HUS) combinado com o método do Curve Number (CN), estabelecido pelo Soil Conservation Service (SCS). Verificou-se que a economia obtida com o dimensionamento das estruturas segundo os métodos do SCS seria, em média, superior a 60% em relação ao uso do Método Racional. Também discute-se como podem ser utilizadas ferramentas de geoprocessamento na aplicação das metodologias citadas, destacando as vantagens encontradas nesse processo.