Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica - PPGEM /ITEC

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O Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica (PPGEM) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará(UFPA). Tem por objetivo formar recursos humanos qualificados, e incentivar a pesquisa e o aprofundamento dos estudos técnicos e científicos relacionados ao campo de atuação da Engenharia Mecânica com aplicação na realidade e necessidades da região amazônica.

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Acesso aberto (Open Access)
Análise de sistemas de controle de vibração em máquinas rotativas utilizando atuadores formados por ligas com memória de forma
(Universidade Federal do Pará, 2009-12-04) SILVA, José Adriano Brito da; MESQUITA, Alexandre Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/3605920981600245
A aplicação das ligas com memória de forma (shape memory alloys – SMA) têm se mostrado como uma alternativa promissora no controle de vibração de máquinas e estruturas, devido principalmente aos fenômenos de memória de forma e pseudoelástico que elas apresentam. Do mesmo modo, tais ligas proporcionam grandes forças de recuperação e capacidade de amortecimento quando comparadas aos materiais tradicionais. Na literatura científica encontra-se um grande número de trabalhos que tratam da aplicação das SMA no controle de vibração em estruturas. Contudo, a aplicação desse tipo de material em máquinas rotativas ainda é um assunto pouco abordado. Nesse sentido, busca-se explorar numericamente o comportamento de atuadores baseados em ligas com memória de forma para o controle de vibração em máquinas rotativas. Na primeira análise deste trabalho um rotor tipo Jeffcott com luvas SMA em um dos mancais é utilizado. São empregadas diferentes espessuras de luvas nos estados martensítico e austenítico e as variações em termos de amplitude e frequência são então comparadas. Posteriormente, dois diferentes sistemas rotativos com dois discos e molas SMA aplicadas em um e dois mancais são estudados sob configurações variadas. As molas foram posicionadas externamente aos mancais e a temperatura de operação desses componentes é ajustada de acordo com a necessidade do controle de vibração. Além disso, foi utilizado um código computacional para a representação do comportamento termomecânico de molas SMA assim como um programa baseado no Método de Elementos Finitos (MEF) para a simulação do comportamento dinâmico dos rotores. Os resultados das análises numéricas demonstram que as SMA são eficientes no controle de vibração de sistemas rotativos devido obterem-se reduções significativas das amplitudes de deslocamento, modificações nas velocidades críticas, supressão de movimentos indesejáveis e controle das órbitas de precessão.
Acesso aberto (Open Access)
Controle de vibração em reatores elétricos através de absorvedores dinâmicos viscoelásticos
(Universidade Federal do Pará, 2006-04-18) VALE, Alan Rafael Menezes do; SOEIRO, Newton Sure; http://lattes.cnpq.br/7303174583088137
Reatores elétricos utilizados em subestações de energia têm funções específicas na operacionalização e manutenção da funcionalidade destas instalações, sendo equipamentos aplicados ao controle de reativos, de correntes de curto circuito e surtos de manobra em sistemas de transmissão de energia elétrica. Detectou-se que alguns reatores em funcionamento apresentaram elevados níveis de vibração estrutural. Dois destes reatores operam na subestação da cidade de Rurópolis, situada a oeste do estado do Pará. Outro problema decorrente do elevado nível de vibração destas estruturas é a geração de pontos quentes no núcleo eletromagnético do reator, podendo gerar bolhas de gases altamente inflamáveis. A existência destes problemas operacionais pode ocasionar ao Sistema de Transmissão do Norte do Brasil interrupções na transmissão de energia elétrica. Isto geraria na região Norte e em outras interligadas (Nordeste, Sudeste e Centro-Oeste) elevados prejuízos sociais e financeiros. A aplicação de ferramentas para a minimização do problema vibro-acústico (redução dos níveis vibração e, por conseguinte, ruído) pode evitar danos estruturais e operacionais que resultem na sua indisponibilidade operativa reduzindo, conseqüentemente, perdas e a necessidade do desenvolvimento de equipamentos de custo elevado com baixos índices de vibração. No intuito de se reduzir tais níveis, propõe-se à aplicação de absorvedores dinâmicos na estrutura externa dos reatores. Uma vez dimensionados em quantidade, posição e parâmetros definidores (massa, rigidez e amortecimento) espera-se criar um sistema, que sintonizado com a freqüência da excitação de natureza eletromagnética, absorverá parte da energia vibratória do reator, minimizando-se, os elevados índices detectados e, por conseqüência, todos os problemas subseqüentes. São indicados compostos viscoelásticos nos absorvedores dinâmicos (com propriedades dinâmicas dependentes tanto da temperatura como da freqüência de trabalho), em virtude de estes materiais aumentarem o campo de ação dos absorvedores, adequando-se à elevada densidade modal verificada nas chaparias metálicas do reator.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de painéis confeccionados a partir de fibras de coco para controle acústico de recintos
(Universidade Federal do Pará, 2008-10-31) VIEIRA, Rodrigo José de Andrade; SOEIRO, Newton Sure; http://lattes.cnpq.br/7303174583088137
Uma boa alternativa para o controle de ruído em ambientes fechados é a utilização de materiais de absorção sonora, onde parte da energia acústica é transformada em energia térmica através da viscosidade do ar, o que ocorre tanto em materiais porosos quanto fibrosos. A característica de absorção acústica de um material é determinada pelo coeficiente de absorção sonora que depende principalmente da frequência, ângulo de incidência do som, densidade, espessura e estrutura interna do material. Da Amazônia, devido a sua sobrepujante biodiversidade, são retirados milhares de produtos e subprodutos naturais, alguns dos quais não são totalmente aproveitados. Dessa forma, muitos resíduos chegam a outros setores industriais, como é o caso da fibra de coco que é utilizada das mais diversas formas. Assim, o presente trabalho define e descreve um processo de fabricação de painéis acústicos, a partir da fibra de coco, com a determinação experimental dos principais parâmetros visando o controle acústico de recintos, além de desenvolver um modelo numérico para estabelecimento de parâmetros de controle de qualidade e custo, que auxiliem no desenvolvimento e na fabricação de novos painéis. Primeiramente, são coletadas as informações necessárias para iniciar o processo de desenvolvimento dos painéis de fibra de coco, seguindo uma metodologia de desenvolvimento de produto, baseada no “projeto informacional”. Em seguida, são descritas todas as etapas do processo de fabricação destes painéis, para posterior obtenção de suas principais propriedades físico-químicas, mecânicas e acústicas. Com as simulações numéricas, buscou-se analisar e predizer o comportamento de um painel de fibra de coco (além de um painel de espuma comercialmente disponível), e investigar a sua influência sobre os parâmetros acústicos de um auditório (tempo de reverberação, decaimento da pressão sonora e inteligibilidade). Com o desenvolvimento dos painéis pretende-se contribuir para a criação de novos setores na economia do estado, principalmente quando se considera o alto custo dos painéis comercializados no sul do país. Finalmente, outra vantagem significativa é a possibilidade da utilização destes painéis dentro do contexto das linhas arquitetônicas regionais, onde são realçados os materiais da própria região.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo de técnicas de análise modal operacional em sistemas sujeitos a excitações aleatórias com a presença de componente harmônico
(Universidade Federal do Pará, 2006-02-17) CRUZ, Sérgio Luiz Matos da; MESQUITA, Alexandre Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/3605920981600245
A metodologia tradicional de identificação de parâmetros na análise modal de estruturas é realizada a partir de sinais medidos de força de entrada e de movimento de resposta da estrutura em condições laboratoriais controladas. Entretanto, quando é necessária a obtenção dos parâmetros modais de estruturas de máquinas em operação, as condições para controlar e medir a excitação nestas situações impossibilita a realização da análise modal tradicional. Neste caso, o teste modal é realizado utilizando somente dados de resposta do sistema. A Análise Modal Operacional (AMO) é um método de extração modal em que nenhuma excitação artificial necessita ser aplicada ao sistema, utilizando-se a própria excitação operacional como entrada para medição da resposta do sistema. A técnica clássica de Análise Modal Operacional NExT considera, para isso, que a excitação operacional do sistema seja um ruído branco. Esta técnica faz a consideração de que as funções de correlação obtidas de estruturas podem ser consideradas como funções de resposta ao impulso e então métodos tradicionais de identificação modal no domínio do tempo podem ser empregados. Entretanto, caso a excitação operacional contenha componentes harmônicos que se sobressaiam, estes podem ser confundidos como modos naturais do sistema. Neste trabalho é demonstrada que através da função densidade de probabilidade da banda estreita contendo o pico de um modo, é possível identifica-lo como natural ou operacional (proveniente da excitação operacional da estrutura). É apresentada também uma modificação no método de identificação modal Exponencial Complexa Mínimos Quadrados (LSCE), passando a considerar sinais harmônicos de freqüências conhecidas presentes na excitação operacional, em um ensaio utilizando a técnica NExT. Para validação desses métodos, utiliza-se um modelo teórico de parâmetros modais conhecidos analiticamente e como estudo de caso experimental, um sistema formado por uma viga bi-apoiada suportando um motor elétrico com desbalanceamento de massa.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo de vibrações eólicas em linhas de transmissão de energia elétrica de alta tensão
(Universidade Federal do Pará, 2008-10-30) SANTOS, Alexandre Sá dos; SOEIRO, Newton Sure; http://lattes.cnpq.br/7303174583088137
O crescente aumento da demanda de energia elétrica tem forçado o avanço tecnológico dos equipamentos responsáveis pelo transporte desta energia fazendo com que estes trabalhem sob tensões cada vez maiores, principalmente por razões econômicas. Mas este fato implica diretamente no incremento do diâmetro do condutor, o que acarreta elevação de seus custos, bem como das estruturas que devem suportá-lo. Para atender a esta necessidade sem aumentar o custo de projeto da linha de transmissão, surgiu a ideia de utilizar mais de um condutor por fase, montados paralelamente entre si a pequenas distâncias, o que é conseguido através da inserção de espaçadores montados a intervalos regulares ao longo dos vãos das linhas. Por outro lado, problemas mecânicos de ordem operacional das linhas podem ocorrer, como, por exemplo, a ruptura total ou parcial dos cabos e/ou espaçadores, proveniente de excitações dinâmicas devidas ao vento. Assim, este trabalho consiste no estudo do comportamento dinâmico de feixe de cabos de linhas aéreas de transmissão, através de um modelo de elementos finitos. O modelo reproduz o acoplamento dos cabos aos espaçadores amortecedores da linha de transmissão e às estruturas de ancoragem, considerando o efeito de não-linearidade geométrica, decorrente dos grandes deslocamentos dos cabos, bem como a continuidade da linha, ou seja, os vãos adjacentes, que são representados por rigidez equivalente no modelo. O carregamento de vento é modelado através de um processo não determinístico a partir de suas propriedades estatísticas, tal que fica subdividido em duas partes: uma parte média, analisada de forma estática; e uma parte variável, analisada de forma dinâmica. Os resultados obtidos ao longo desse estudo mostram que a parcela variável do carregamento leva a uma resposta dinâmica do modelo que pode ser determinante no seu comportamento. Assim, o procedimento tradicional de assumir o carregamento do vento como uma excitação estática pode levar, em alguns casos a consequências desastrosas.
Acesso aberto (Open Access)
Influência do ruído de tráfego em edifícios e proposta de solução desenvolvida com auxílio de modelos numéricos
(Universidade Federal do Pará, 2011-05-27) GUIMARAES, Erick Van Casseb; MELO, Gustavo da Silva Vieira de; http://lattes.cnpq.br/8850986817571748
No Brasil, é grande o número de casas e apartamentos que sofrem a influência da poluição sonora. Atualmente, esta questão ganhou importante destaque no cenário local, uma vez que Belém-PA foi eleita a “Capital Nacional do Ruído” por vários anos, segundo dados obtidos pelo IBGE. Dentre os tipos mais comuns de poluição sonora, percebe-se que há uma maior queixa por parte da sociedade em relação ao c, o qual é inerente ao cotidiano de qualquer grande cidade. À medida que os problemas de ruído de tráfego aumentam, cresce a preocupação com o grau de incômodo gerado na população, justificando o desenvolvimento de meios para quantificar e reduzir tal desconforto, além da busca por uma regulamentação desta situação, através de normas brasileiras. Portanto, a condição do ruído de tráfego, enquanto principal agente de incômodo da população, no que se refere à poluição sonora, vem justificar a necessidade de realização de um estudo que vise o desenvolvimento de elementos de edificações, de novas geometrias e de composição de materiais existentes, tais que se minimize a penetração do ruído de tráfego aos ambientes internos dessas edificações. Assim, este trabalho apresenta os resultados de estudos do comportamento acústico em edificações situadas frontalmente às vias de grande fluxo de veículos e que sofrem interferências ocasionadas pelo ruído de tráfego gerado em excesso, por essas fontes veiculares. Para tanto, foram realizadas medições em campo numa edificação de 25 andares, em fase avançada de construção e escolhida como piloto para o presente estudo, o qual apresenta uma modelagem numérica da edificação modelo, com o auxílio do software ODEON.
Acesso aberto (Open Access)
Projeto e construção de câmaras reverberantes em escala reduzida para o estudo das características de perda de transmissão de divisórias confeccionadas a partir de materiais regionais
(Universidade Federal do Pará, 2006-09-05) TOUTONGE, José de Aviz; SOEIRO, Newton Sure; http://lattes.cnpq.br/7303174583088137
Projetar e construir câmaras reverberantes, em modelo reduzido, para a determinação da perda de transmissão de materiais usados para o controle de ruído nas áreas industriais e da construção civil foi o foco principal deste trabalho. Por outro lado, buscou-se estabelecer uma metodologia de análise e interpretação dos parâmetros acústicos a partir da teoria dos modelos em escala reduzida, de tal modo que se possa inferir a perda de transmissão dos materiais estudados. A necessidade desta construção ocorre devido aos estudos dos desempenhos acústicos dos materiais serem realizados em câmaras reverberantes (em escala real), disponíveis apenas em algumas regiões do Brasil, dificultando e encarecendo os testes de desempenho dos materiais para pesquisadores de outras regiões. Assim, de modo a se ter um custo baixo, foi realizada a construção das câmaras reverberantes, em escala reduzida de 1:6, sendo o objetivo principal o estudo da perda de transmissão de divisórias desenvolvidas com material regional, estabelecendo comparação entre os seus desempenhos, e ao mesmo tempo permitir a sua utilização em aulas práticas de acústica. Apesar das câmaras terem sido construídas em escala reduzida, o fator de escala (1:6) não foi considerado e as medições foram realizadas nas frequências reais das bandas de oitava delimitadas entre 125 Hz e 8 kHz. As divisórias foram ensaiadas para a determinação dos parâmetros acústicos, tendo por base as normas ISO 140 e 354. Finalmente, a partir dos resultados encontrados, foi possível comprovar a eficiência dos materiais utilizados para a obtenção de divisórias que podem ser usadas para o isolamento de ruído em ambientes construídos e/ou enclausuramentos industriais. Além dos ensaios experimentais, foram realizados cálculos analíticos segundo as equações da Análise Estatística Energética (SEA) para efeito de comprovação e validação dos resultados.
Acesso aberto (Open Access)
Projeto e construção de uma câmara reverberante em escala reduzida para a caracterização acústica de materiais absorventes
(Universidade Federal do Pará, 2007-05-31) GUEDES, Reginaldo Cascaes; SOEIRO, Newton Sure; http://lattes.cnpq.br/7303174583088137
Na área da Acústica, no que diz respeito às últimas décadas, tem crescido substancialmente a demanda por informações sobre a capacidade de absorção dos materiais acústicos, bem como a utilização de métodos de modelagem que permitam inferir o comportamento acústico dos sistemas reais, os quais demandam uma infraestrutura de porte, o que representa um alto investimento. Assim, visando atender a estas demandas, possibilitar o desenvolvimento de pesquisas sobre as características de absorção sonora de materiais tipicamente regionais e o desenvolvimento de aulas práticas no âmbito da acústica, tanto no curso de graduação quanto na pós-graduação, este trabalho apresenta todas as informações pertinentes ao projeto e construção de uma mini-câmara reverberante, na escala de 1: 6 de um volume de 200 m3. Além disso, é apresentada uma metodologia de qualificação e adequação do campo acústico interno, tendo por base as orientações contidas na norma ISO-354. Por outro lado, são apresentados e discutidos os resultados obtidos, a partir de ensaios realizados nesta mini-câmara, caracterizando e validando os painéis de fibra de coco, desenvolvidos pelo Grupo de Vibração e Acústica, da Universidade Federal do Pará, bem como uma simulação numérica por Raios Acústicos, tendo por base a cavidade acústica da minicâmara, para permitir a validação do modelo numérico a partir dos dados experimentais.
Acesso aberto (Open Access)
Variáveis térmicas de solidificação, espaçamento dentríticos secundários e resistência à corrosão de ligas hipoeutéticas Al-Ni
(Universidade Federal do Pará, 2008-08-14) COSTA, Giselle Barata; SÁ, Fernando Antonio de; http://lattes.cnpq.br/8275621144223544
No presente trabalho, é realizada uma seqüência de experimentos com ligas hipoeutéticas Al-Ni para analisar a solidificação unidirecional vertical ascendente em condições transitórias de fluxo de calor. Abordagens experimentais são desenvolvidas para a determinação quantitativa de variáveis térmicas de solidificação, tais como: tempos locais de solidificação; velocidades de deslocamento das isotermas liquidus; taxas de resfriamento à frente da isoterma liquidus e gradientes térmicos à frente da interface sólido / líquido. O trabalho analisa também a dependência dos espaçamentos dendríticos secundários em relação às variáveis térmicas de solidificação e ao teor de soluto das ligas, além de relacionar estes parâmetros com a resistência à corrosão destas ligas. Esses parâmetros dendríticos experimentais, referentes à solidificação das ligas Al - 1, 1,4 e 1,8 % Ni, não puderam ser comparados com os principais modelos teóricos de crescimento dendrítico da literatura, pois, para as ligas em estudo há uma escassez de propriedades termofísicas, impossibilitando assim esta comparação. O comportamento corrosivo é analisado pela técnica de polarização potenciodinâmica e técnica de polarização potenciodinâmica cíclica conduzidas em solução de 3,5% NaCl em temperatura ambiente, estruturas dendríticas mais grosseiras tendem a aumentar as taxas de corrosão das ligas hipoeutéticas do sistema Al-Ni. Os resultados experimentais obtidos através de ensaios de corrosão são correlacionados com a microestrutura dendrítica. Dessa forma, são determinadas tendências experimentais de crescimento dendrítico e resistência à corrosão para a solidificação unidirecional vertical ascendente.

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