EE - Escola de Engenharia
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- ItemConfiabilidade de fundações superficiais para aerogeradores Onshore(2021) Almeida, Lara Rúbia Tranin de; Real, Mauro de Vasconcellos; Alves, Antônio Marcos de LimaA energia é fundamental e indispensável para a existência de toda a humanidade, entre- tanto, temos convivido com incontáveis problemas decorrentes dos impactos ao meio ambiente. Torna-se, então, imprescindível a intensificação de buscas por fontes alterna- tivas de energia, em especial fontes renováveis, dentre as quais a energia eólica, que vem ganhando merecido destaque e se consolidando como uma das melhores opções no Brasil e no restante do Mundo. A tecnologia eólica onshore vem sendo promissora no mercado de energia, em decorrência do avançado estágio de conhecimento tecnológico que se dispõe e dos preços convidativamente competitivos dessa produção energética. Tudo isso tem impulsionado o crescimento para implantação de vários parques eólicos nos últimos anos, inclusive localizados próximo das regiões litorâneas, devido ao favo- recimento dos efeitos do vento. O trabalho proposto apresenta as particularidades do projeto de fundações superficiais empregadas em torres eólicas. O embasamento teóri- co para o estudo discorreu sobre a confiabilidade do uso destas fundações para aeroge- radores onshore, sob aspectos estruturais e geotécnicos envolvidos. Desenvolveu-se, para isto, análises da confiabilidade do projeto de quatro casos documentados da literatura, todos contendo fundação superficial do tipo sapata. Desses, três casos de projeto foram estudados em zona litorânea do Brasil e um caso foi projetado para subsolo geotécnico na Suécia. Assim, através da ferramenta Solver do Microsoft Excel, buscou-se avaliar a confiabilidade estrutural do projeto destas quatro fundações, empregando o método de confiabilidade primeira ordem (FORM). A análise da confiabilidade dos projetos e dos parâmetros geotécnicos e estruturais, que mais influenciam no índice de confiabilidade, foi avaliada mediante a comparação entre os resultados obtidos para os quatro casos documentados da literatura. Conclui-se, então, que a confiabilidade tende a diminuir conforme aumenta a variabilidade dos parâmetros de projeto. Levando-se em conta o caráter aleatório adotado para as variáveis do projeto, tem-se como verificação mais crítica para os quatro casos de projeto analisados, a confiabilidade estrutural para a ca- pacidade de carga, seguida da estabilidade ao tombamento e por último, e menos restri- tiva, a verificação do deslizamento. Nota-se ainda, que a obtenção de um elevado fator de segurança determinístico não garante um projeto confiável e seguro, pois no proce- dimento determinístico de cálculo não são consideradas incertezas, nem parâmetros probabilísticos. Em razão disso, destaca-se a importância para o estudo da confiabilida- de em projetos desta magnitude.
- ItemConfiabilidade de lajes maciças de concreto armado em estruturas portuárias(2017) Prata, Victória Sanmartin; Real, Mauro de VasconcellosO presente trabalho tem como objetivo a avaliação da confiabilidade estrutural de lajes portuárias maciças de concreto armado dimensionadas de acordo com a norma brasileira NBR- 6118:2014. Todas as lajes são simplesmente apoiadas nos quatro lados e submetidas a um carregamento uniformemente distribuído. Os esforços solicitantes nas lajes devido a carregamentos característicos de zonas portuárias, ou seja, extremamente elevados, foram calculados a partir de tabelas baseadas na Teoria de Flexão de Placas, a qual segue os princípios da Teoria da Elasticidade. Após revisão bibliográfica, definiu-se o momento de plastificação para as lajes, através da Teoria das Linhas de Ruptura. O momento de ruína estrutural foi definido a partir de uma análise da capacidade resistente estrutural para a flexão simples no estado limite último. Um modelo para cálculo da carga última das lajes foi definido igualando-se o momento de plastificação ao momento de ruína estrutural. Utilizando o método de simulações de Monte Carlo foram calculados índices de confiabilidade para diferentes cenários estruturais, através da variação de parâmetros de projeto, tais como: resistência característica à compressão do concreto, relação entre vãos e espessura total das lajes, relação entre carregamentos permanente e variável e nível total de carga solicitante. A calibração deste estudo se deu utilizando-se o método de Confiabilidade de Primeira Ordem (FORM – First Order Reliability Method). A partir dos resultados obtidos, foram realizados estudos paramétricos visando a avaliação do efeito causado na confiabilidade estrutural perante à variação dos parâmetros citados. Em função destes resultados, observou-se que um aumento na resistência característica à compressão do concreto, entre concretos com resistência à compressão de valores até 50 MPa, provocou uma queda quase imperceptível nos índices de confiabilidade, enquanto entre concretos com resistência característica à compressão de valores acima de 50 MPa a queda foi mais significativa. Ao aumentar a relação entre os vãos e a espessura total das lajes, o índice de confiabilidade aumentou, tendo comportamento semelhante ao apresentado devido a um aumento na solicitação total. Por fim, variando-se as proporções entre carregamento variável e carregamento permanente, observou-se que a predominância do carregamento variável provoca quedas nos índices de confiabilidade.
- ItemConfiabilidade estatística como ferramenta de apoio à melhoria do overall equipment effectiveness (OEE) em fabricação: o caso da manutenção de bombas(2023) Pinheiro, Alisson; Gomes, Leonardo de CarvalhoPara prevenir a ocorrência de falhas inesperadas e melhorar a disponibilidade das máquinas, a gestão estratégica de manutenção busca identificar as melhores técnicas e metodologias que podem ser utilizadas para aumentar a confiabilidade dos ativos. O presente trabalho introduz os conceitos da confiabilidade estatística ao determinar a estratégia de manutenção em bombas. A importância do uso desta ferramenta também é associada à melhoria do Overall Equipment Effectiveness (OEE), amplamente utilizado nos diversos segmentos da indústria de manufatura. Em seguida, são mostradas algumas formas de modelagem matemática de tempos até a falha destes equipamentos e é então apresentado o modelo de Weibull. Conhecido por sua versatilidade em estudos de confiabilidade, a modelagem por Weibull é capaz de identificar falhas prematuras e por desgaste. Este trabalho analisa a confiabilidade estatística a partir da bibliografia renomada e de artigos da atualidade. O estudo é realizado em um ambiente de fabricação real, onde são utilizadas duas bombas de idêntica especificação instaladas em máquinas distintas e diferentes estratégias de manutenção são adotadas. Os desafios ao determinar a melhor estratégia baseada no histórico de falhas são apresentados, com atenção especial à influência dos resultados no indicador de eficiência global, destacando a disponibilidade, que garante a operação contínua da instalação industrial. Para solucionar os problemas causados pelo elevado número de falhas dos equipamentos, utiliza-se das funções de confiabilidade para análise de um período de dois anos. Os dados obtidos a partir do sistema de planejamento de recursos empresariais (ERP) da indústria foram utilizados no software de modelagem e os resultados mostram que, além da melhoria da confiabilidade, é possível aumentar em até 84,25% o tempo médio até a falha (MTTF) da bomba com utilização desta ferramenta. Desta forma, pode-se influenciar positivamente a disponibilidade da máquina e gerar melhores resultados para a manutenção com maior controle de gerenciamento destes ativos.
- ItemConfiabilidade de vigas de concreto armado em estruturas portuárias no estado limite último de flexão(2016) Minasi, André Tremper; Real, Mauro de VasconcellosEste trabalho tem por objetivo estudar a confiabilidade estrutural nos projetos de vigas portuárias de concreto armado levando em consideração as prescrições da NBR 6118:2014. Será considerado o desempenho de vigas sob carregamentos pesados em ambientes agressivos de zonas portuárias, verificando a influência da variação de parâmetros de projeto sobre a segurança da estrutura. A verificação da confiabilidade estrutural dos projetos se dará através da avaliação da probabilidade de falha segundo o Método de Confiabilidade de Primeira Ordem (FORM – First Order Reliability Method), o qual será aplicado para a verificação do estado limite-último de flexão para as vigas dimensionadas e com redução na área efetiva de aço da armadura de tração devido à corrosão. Após uma revisão bibliográfica sobre estruturas portuárias, projetos de vigas em concreto armado segundo a NBR 6118:2014 e confiabilidade estrutural, foi realizado um estudo sobre a capacidade resistente de vigas de concreto armado e os métodos de análise de confiabilidade com ênfase no Método de Confiabilidade de Primeira Ordem (FORM – First Order Reliability Method). Foram realizados estudos paramétricos para avaliar a confiabilidade das vigas de acordo com a variação da resistência característica à compressão do concreto, carregamento permanente, carregamento variável e taxa de armadura tracionada. Os resultados se mostram coerentes, tendo o índice de confiabilidade apresentado grande variação para relações de carregamento variável elevada e redução da taxa de armadura tracionada, concluindo com a necessidade de revisar os coeficientes de segurança propostos pela norma brasileira para cargas variáveis.
- ItemAnálise de confiabilidade de vigas portuárias de concreto protendido(2014) Rocha, Rafael Gonzales; Real, Mauro de VasconcellosO objetivo do presente trabalho é avaliar a confiabilidade estrutural nos projetos de vigas portuárias de concreto protendido, conforme os critérios da NBR 6118/2014. O estudo é aplicado ao projeto de vigas protendidas de estruturas portuárias, devido à necessidade de se verificar a influência da variação dos parâmetros de projeto sobre a segurança da estrutura. Será verificada a confiabilidade em relação ao estado limite último de flexão. Inicialmente desenvolveu-se um modelo para análise de estruturas portuárias de concreto, aplicável a seções transversais retangulares e “T”. Tal modelo foi validado confrontando os resultados obtidos com dados experimentais pré-existentes. Posteriormente procedeu-se a avaliação da probabilidade de falha segundo o método de confiabilidade de primeira ordem (FORM – First Order Reliability Method). Para avaliação da confiabilidade utilizou-se rotinas computacionais desenvolvidas pelos Professores Márcio Wrague Moura e Mauro de Vasconcellos Real, com base nas planilhas desenvolvidas por Low e Tang (2008). Depois de calculado o índice de confiabilidade foram realizados estudos paramétricos com vistas a observar a variação deste frente a três variáveis aleatórias: resistência característica à compressão do concreto; resistência característica de ruptura por tração da armadura ativa; relação entre carga permanente e carga total. Este estudo permite estimar a sensibilidade do nível de segurança do projeto em relação às variáveis aleatórias consideradas no modelo. Em função dos dados observados se verificou que a maior variação no índice de confiabilidade ocorreu frente à variação da relação entre carga permanente e carga total, porém, destaca-se a importância da analise conjunta das variáveis envolvidas no processo, bem como a relevância de uma análise detalhada da confiabilidade frente à variação da resistência característica de ruptura a tração da armadura ativa.
- ItemEstudo comparativo de motores marítimos através da análise de lubrificantes usados e engenharia de confiabilidade(2010-07-09) Nogueira, Oberdan Carrasco; Real, Mauro de VasconcellosO estudo apresenta a comparação de desempenho operacional de motores de combustão principais de embarcações de suporte a plataformas de petróleo, utilizando dados de desgaste de componentes dos motores obtidos através das análises dos lubrificantes em operação nos motores, e modelagem estatística do comportamento de falhas em função do tempo de operação dos mesmos. Primeiramente efetuou-se o estudo dos resultados das análises dos lubrificantes em uso nos motores, classificando-os de acordo com o comportamento, origem e nível de desgaste dos mesmos, e assim obtendo as distribuições de probabilidade dos tempos de falhas da vida para os modelos de motores (ciclos dois-tempos ou quatrotempos). Após esta etapa, realizou-se a modelagem dos motores, utilizando Distribuição de Weibull, em função de seus principais componentes (Parte Alta e Parte Baixa), utilizando a técnica de Diagrama de Blocos, determinando o comportamento dos tempos de falhas de cada subsistema, e posteriormente, dos equipamentos, obtendo-se os correspondentes parâmetros das distribuições. De posse dessas informações, foram determinados os intervalos de tempo correspondentes a um nível requerido de confiabilidade e tempo médio entre falhas, obtendo consequentemente intervalos adequados para intervenções de manutenção preventiva sistemática e preditiva nos equipamentos.
- ItemConfiabilidade de placas finas de aço sob flambagem(2012) Nogueira, Neslei Noguez; Real, Mauro de VasconcellosNeste trabalho foi realizada a análise não-linear da flambagem de placas finas de aço através do Método dos Elementos Finitos. As imperfeições geométricas que surgem no processo de fabricação das placas são modeladas através de um campo estocástico gaussiano usando o Método da Representação Espectral. A carga crítica de flambagem e a carga de ruptura de cada placa foram determinadas através do programa de elementos finitos ANSYS. Aplicando o Método de Monte Carlo analisou-se o efeito que variabilidade do campo estocástico das imperfeições geométricas e das variáveis aleatórias (módulo de elasticidade, tensão de escoamento e espessura) provocam na variação da carga de ruptura. Empregando-se o Método de Monte Carlo também foi realizado um estudo de Confiabilidade de placas finas sob flambagem. Primeiro o modelo de elementos finitos foi validado através da solução analítica de Paik et al. (2001), para o comportamento pós-flambagem de uma placa e da solução numérica de Kumar et al. (2007), para uma placa com um furo retangular. Em seguida, o efeito da variabilidade foi estudado para a situação em que o campo estocástico das imperfeições e as variáveis aleatórias atuam juntos. A análise da Confiabilidade baseou-se na relação entre a carga de ruptura e a carga crítica de flambagem da placa Buckling Strength Ratio (BSR). As principais conclusões obtidas são: que o efeito da variabilidade conjunta é significativo, quando o campo estocástico é considerado; que para a placa estudada se BSR é até 2,2 vezes a carga crítica, a confiabilidade é praticamente de 100%, e que quando a carga aplicada é superior a 3,8 vezes a carga crítica da placa, a confiabilidade é zero.
- ItemEstudo de motores marítimos através da análise de lubrificantes usados e engenharia de confiabilidade(2012) Nogueira, Oberdan Carrasco; Real, Mauro de VasconcellosO estudo apresenta a comparação de desempenho operacional de motores de combustão principais de embarcações de suporte a plataformas de petróleo, utilizando dados de desgaste de componentes dos motores obtidos através das análises dos lubrificantes em operação nos motores, e modelagem estatística do comportamento de falhas em função do tempo dos mesmos. Primeiramente efetuou-se o estudo dos resultados das análises dos lubrificantes em uso nos motores, classificando-os de acordo com o comportamento, origem e nível de desgaste dos mesmos, e assim obtendo as distribuições de probabilidade dos tempos de falhas da vida para os motores dois tempos e quatro-tempos. Após esta etapa, realizou-se a modelagem dos motores, utilizando Distribuição de Weibull, em função de seus principais componentes, utilizando a técnica de Diagrama de Blocos. De posse dessas informações, foram determinados os intervalos de tempo correspondentes a um nível requerido de confiabilidade, obtendo consequentemente intervalos ótimos para intervenções de manutenção preventiva nos equipamentos.
- ItemEstudo comparativo de motores diesel marítimos através da análise de lubrificantes usados e engenharia de confiabilidade(2011) Nogueira, Oberdan Carrasco; Real, Mauro de VasconcellosO estudo apresenta a comparação de desempenho operacional de motores de combustão principais de embarcações de suporte a plataformas de petróleo, utilizando dados de desgaste de componentes dos motores obtidos através das análises dos lubrificantes em operação nos mesmos e modelagem estatística do comportamento de falhas em função do tempo de operação dos equipamentos. Primeiramente efetuouse o estudo dos resultados das análises dos lubrificantes em uso nos motores, obtendo as distribuições de probabilidade dos tempos de falhas da vida para os motores dois-tempos e quatro-tempos. Após esta etapa, realizou-se a modelagem dos motores, utilizando Distribuição de Weibull e utilizando a técnica de Diagrama de Blocos, determinando o comportamento dos tempos de falhas de cada subsistema, e posteriormente, dos equipamentos, obtendo-se os correspondentes parâmetros das distribuições. De posse dessas informações, foram determinados os intervalos de tempo correspondentes a um nível requerido de confiabilidade, obtendo consequentemente intervalos ótimos para intervenções de manutenção preventiva.