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Projeto Básico ou Anteprojeto

Kaminski – G. C. 1

Projeto Básico

ou Anteprojeto

PME3320 Metodologia de Projeto I

08/05/2020



Escopo

Definição

1. Seleção da melhor alternativa

2. Modelos a serem elaborados e desenvolvidos

3. Análise de sensibilidade

4. Análise de compatibilidade

5. Análise de estabilidade

6. Otimização

7. Considerações finais

Exemplo



Definição

• Projeto preliminar;

• Detalhamento da melhor alternativa;

• Corresponde aos primeiros ciclos da espiral de projetos;

• Obtenção de uma concepção geral para o produto a ser desenvolvido;

• Base para o projeto executivo ou de fabricação.

Estudo de

viabilidade

Projeto

executivo

Projeto

básico




• Avaliar a(s) alternativa(s) da fase anterior;

• Descartar as alternativas inviáveis técnica, econômica, financeira e

ambientalmente;

• Estabelecer os critérios de projeto (atributos) de forma mais

quantitativa possível;

• Quantificar as grandezas abstratas (julgamento e bom senso):

profundo conhecimento dos fenômenos e/ou processos envolvidos em

todo o ciclo de produção e consumo;

• Classificar as alternativas segundo os critérios de projeto através da

construção da matriz de decisão;

• Definir as entradas da matriz de decisão:

• atributos: critérios de projeto (linhas) c/ pesos (P), Ʃ = 1, 10, 100;

• alternativas: escolhas (colunas) com as notas (N), p/ ex. 0 a 5.



Exemplo de matriz de decisão

Nota (N) N x P Nota (N) N x P Nota (N) N x P Nota (N) N x P Nota (N) N x P

Confiabilidade 17 3 51 4 68 5 85 4 68 2 34

Aceitação pública 15 5 75 3 45 4 60 5 75 3 45

Custo de Fabricação 15 1 15 4 60 4 60 5 75 4 60

Desempenho 13 4 52 4 52 3 39 4 52 3 39

Segurança 12 3 36 5 60 1 12 4 48 3 36

Durabilidade 10 2 20 4 40 4 40 4 40 1 10

Utilização de componentes

padrão 8 1 8 5 40 3 24 5 40 4 32

Investimento necessário 7 1 7 5 35 2 14 4 28 1 7

Simplicidade e facilidade de

manutenção 3 4 12 2 6 3 9 2 6 1 3

Total 100 24 276 36 406 29 343 37 432 22 266

Alt. C Alt. D Alt. EAtributos Peso (P)

Alt. A Alt. B




1.1 Correlação dos atributos da matriz de decisão

• Cálculo do coeficiente de correlação linear (r) entre dois atributos

(x e y) quaisquer que compõem a matriz de decisão:

n é o número de alternativas;

são as notas dadas a cada alternativa para os atributos x e y

respectivamente;

são as médias das notas segundo os atributos x e y

respectivamente.




• Classificação do coeficiente de correlação linear (r):

.




• Correlação entre os coeficientes de correlação linear da matriz:

• Os pares de atributos, cujos coeficientes de correlação linear obtidos

foram maior que 0,9 (correlação fortíssima), são:

• confiabilidade/durabilidade (0,93) e

• custo de fabricação/utilização de componentes padrão (0,91).

ConfiabilidadeAceitação

pública

Custo de

FabricaçãoDesempenho Segurança Durabilidade

Utilização de

componentes

padrão

Investimento

necessário

Simplicidade

e facilidade

de

manutenção

Confiabilidade 1,00 0,22 0,32 0,08 -0,24 0,93 0,16 0,51 0,35

Aceitação pública 1,00 -0,33 0,46 -0,17 0,18 -0,45 -0,14 0,66

Custo de Fabricação 1,00 -0,24 0,16 0,47 0,91 0,56 -0,75

Desempenho 1,00 0,74 0,32 0,05 0,55 0,32

Segurança 1,00 0,12 0,54 0,69 -0,35

Durabilidade 1,00 0,42 0,78 0,16


padrão 1,00 0,76 -0,81

Investimento necessário 1,00 -0,27

Simplicidade e facilidade

de manutenção 1,00




• Matriz de decisão com atributos agrupados:

Vantagens:

• explicitar os pesos reais aos tipos de atributos;

• verificar se o procedimento está de acordo com a realidade do

caso em estudo.

Nota (N) N x P Nota (N) N x P Nota (N) N x P Nota (N) N x P Nota (N) N x P

Confiabilidade / Durabilidade 27 3 81 4 108 5 135 4 108 2 54

Custo de Fabricação /


padrão 23 1 23 5 115 4 92 5 115 4 92

Aceitação pública 15 5 75 3 45 4 60 5 75 3 45

Desempenho 13 4 52 4 52 3 39 4 52 3 39

Segurança 12 3 36 5 60 1 12 4 48 3 36

Investimento necessário 7 1 7 5 35 2 14 4 28 1 7

Simplicidade e facilidade de

manutenção 3 4 12 2 6 3 9 2 6 1 3

Total 100 21 286 28 421 22 361 28 432 17 276

Alt. EAtributos Peso (P)

Alt. A Alt. B Alt. C Alt. D



2. Modelos elaborados e desenvolvidos

• Evolução do projeto executando vários ciclos na espiral de projetos;

• Aspectos antes abstratos vão se tornando concretos e características

qualitativas adquirem forma quantitativa;

• O produto, objeto do projeto, é representado por modelos;

• Modelos: representações virtuais ou físicas do produto para auxiliar

na análise e/ou previsão de um fenômeno ou processo;

• Classificação dos modelos (Asimov, 1962 e Madureira, 1989):

• descritivos/preditivos;

• estáticos/dinâmicos;

• determinísticos/probabilísticos;

• icônicos/analógicos/simbólicos.



R

CC

P

N

F

F

Fkxxcxm =++

2. Modelos - classificação

Diagrama de

corpo livre

Reticulado cristalino

de um material

Gráfico das

características

operacionais de uma

bomba centrífuga de

10” – 1.750 rpm

Esquema de

circuito elétrico

Equação

horária do

movimento



• Icônicos: esquemas, fluxogramas, diagramas, desenhos,

prototipagem rápida, perspectivas, maquetes, etc.;


Fonte: https://www.ge.com/reports/20-09-2013pumping-up-the-silent-engine/

Protótipo de motor à ar comprimido GE

(impressora 3D de peças em metal)

Maquete arquitetônica de usina de

energia a partir de resíduos

(impressora 3D de polímeros)

Fonte: https://mnl.co.uk/power-from-waste/



• Analógicos: protótipos, modelos reduzidos, circuitos elétricos;


Fonte: https://imagens.usp.br/?p=5862

Tanque de Provas Numérico (TPN)

Escola Politécnica da USP

Protótipo funcional de carro conceito

Ford Mustang Mach 1 (1966)

Escola Politécnica da USP

Fonte: https://www.conceptcarz.com/view/photo/1086368,23021/1966-

ford-mustang-mach-1-concept_photo.aspx



• Simbólicos: equações e inequações matemáticas; modelos de

simulação (método dos elementos finitos).


Fonte: https://lotusproactive.wordpress.com/2013/01/15/determining-the-crashworthiness-of-a-lightweight-vehicle/




• Sistema: conjunto de variáveis denominadas parâmetros de projeto;

• Descrição do comportamento deste sistema: em geral é

apresentada na forma de modelos simbólicos (programas de simulação

ou de modelos físicos) envolvendo os parâmetros de projeto e as

variáveis de entrada e saída;

• Parâmetros de projeto são os atributos do sistema em estudo;

• Exemplos: dimensões críticas, propriedades físicas e/ou químicas,

estados do sistema, etc.;

• Análise de sensibilidade:

• saber quão sensível é o desempenho do sistema ao ajuste dos

vários parâmetros;

• ajustar os parâmetros críticos que afetam criticamente o

desempenho.




Entrada

especificadas

Xi

Saídas

obtidas

Yi

Objetivo: verificar a influência da variação dos

parâmetros de entrada do projeto sobre as saídas.

Parâmetros Pi

Modelo do

produto/sistema

Yi = f ( Xi ,Pi )




Aplicar as entradas Xi a um

valor tentativa dos parâmetros Pi

Ler, medir, calcular ou

avaliar as saídas Yi

Variar cada um dos parâmetros

Pi, ou grupo deles

Obter as faixas de valores dos parâmetros que

produzem as saídas de projeto (especificados)

Ordenar os parâmetros pela influência sobre o

desempenho (obtenção dos parâmetros críticos)

Fluxograma da

análise de

sensibilidade

Resultados da análise de sensibilidade:

• maior conhecimento do produto;

• indicação de adequabilidade das

especificações adotadas;

• avaliação preliminar quantitativa do

desempenho do produto.




• Produto, máquina, instalação ou processo: possuem conjuntos,

subconjuntos e elementos. Para um funcionamento harmônico é

preciso que a interação dos subconjuntos seja compatível;

• Compatibilidades: geométrica, física e química;

• Necessidade de compatibilidade entre as características internas de

funcionamento, sempre que as variáveis de saída de um subconjunto

sejam as de entrada de outro;

• Parâmetros de projeto que forem menos críticos na análise de

sensibilidade são aqueles que podem ser ajustados convenientemente

para assegurar a compatibilidade entre os conjuntos;

• Tipos de compatibilidade:

• funcional;

• de material;

• dimensional.




Objetivo: definir faixas de valores para os parâmetros de

projeto, de modo a assegurar a compatibilidade funcional, a

compatibilidade de material e a compatibilidade dimensional.

Entradas

Xi

Saídas

Yi

SS1 SS2

SS3 SS4

Sistemas e

subsistemas modelados


Kaminski – G. C.

Conjunto de componentes principais de

um refrigerador

Fonte: http://praticandofisicaemcena.blogspot.com/2015/09/como-

funciona-uma-geladeira.html

Conjunto do motor com cabeçotes,

correias, polias, coletor de ar do

Ford Shelby Mustang GT500 (2011)

Fonte:

https://www.conceptcarz.com/view/photo/564101,18489,1/2011-

shelby-mustang-gt500_photo.aspx

20





Entrada

desejadas

Xi

Saídas

desejadas

Yi

Entradas

anormaisSaídas

aceitáveis

Sistemas e

subsistemas

modelados

Objetivo: definir faixas de valores para os

parâmetros de projeto de modo a assegurar a

estabilidade.




Fonte: https://www.nishimatsu.co.jp/eng/solution/solution.php?no=MTg=

Tipos de construção de isolamento

sísmico em edifícios no JapãoSeção da barragem lateral direita

(concreto) da Usina Hidroelétrica de Itaipu

Fonte:

https://www.itaipu.gov.br/en/node/135?foto=

geracao_banco_de_transformadores.jpg



6. Otimização

• Premissas: os principais parâmetros do projeto ainda não estão

fixados com valores específicos. Avançando sobre a espiral do projeto é

necessário definir alguns dos parâmetros;

• Combinação ótima: melhor valor entre várias combinações de

possíveis valores escolhidos;

• Otimização: processo pelo qual se determina uma combinação ótima;

• Critério objetivo: procedimento direto de otimização sem a

necessidade de executar várias tentativas.



6. Otimização

Combinações

possíveis

Combinação

ótima



• Ensaios experimentais:

• impossibilidade de simulação numérica;

• tempo e custo financeiros superiores;

• verificação adequada do funcionamento;

• planejamento para minimizar custos e obter resultados confiáveis.

• Protótipos e experimentos: capazes de complementar o projeto e

serem executados conforme as necessidades técnicas e econômicas;

• Final do projeto básico: produto definido e a solução proposta é

realmente a forma mais simples de conseguir os resultados desejados;

• Documentação do projeto básico: desenhos, diagramas, protótipos

(virtuais e físicos) e relatórios consolidados, que são as bases para a

execução do projeto executivo.

7. Considerações finais



ExemploFaça o projeto básico de um elemento de treliça de 1 m de comprimento

para ser utilizado em andaimes de construção e/ou manutenção incluindo

modelo icônico, modelo matemático, análise de sensibilidade, análise

de compatibilidade e análise de estabilidade, sabendo que o mesmo

deve resistir a um esforço de tração ou compressão de 500 kgf.

Dados obtidos de um manual de engenharia:

AlEI

EA

F

A

Fflambcrit 2

2

.

psests ====

Tensão de ruptura srup. = 500 MPa

Tensão de escoamento sesc. = 250 MPa

Módulo de elasticidade E = 210.000 MPa

Coeficiente de Poisson 0,3

1 kgf = 10 N

Material Aço ASTM A-36

s tensão de escoamento

t tensão de cisalhamento

E módulo de elasticidade

e deformação

s crit.flamb tensão crítica de flambagem

l comprimento de flambagem

I momento de inércia de área

A área da seção

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