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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.



Palavras-chave: Turbina a gás, tecnologia, ciclo combinado.



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.



“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



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.



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.



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.



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



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”.



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



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.



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



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.



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



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



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.



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.

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