Modelagem mecânica e aproximação por métodos estabilizados de escoamentos multicomponentes

Este estudo foi motivado pela possibilidade de se empregar os conhecimentos da engenharia mecânica na solução de problemas de engenharia de alimentos por métodos numéricos, assim como pela utilização da dinâmica dos fluidos computacional (CFD) em mais um campo de pesquisa. A idéia básica foi a aplicação do método de elementos finitos na solução de problemas de escoamentos envolvendo mistura de diferentes componentes. Muitos alimentos apresentam-se como fluidos, e seu comportamento material pode ser newtoniano ou não newtoniano, às vezes descrito por relações constitutivas bastante complexas. Utilizou-se uma teoria de misturas apoiada nos conceitos de mecânica do contínuo para a modelagem mecânica do que se passou a considerar como um sistema multicomponente. Necessitou-se de uma detalhada revisão sobre os postulados clássicos da mecânica para que se pudesse recolocá-los, com alguma segurança e embasamento teórico, para sistemas multicomponentes. Tendo em mãos a modelagem do balanço de momentum e massa em sistemas multicomponentes, pôde-se aproximar estas equações através do método de elementos finitos. A literatura aponta que o método clássico de Galerkin não possui a eficiência necessária para a solução das equações de escoamento, que envolvem uma formulação mista onde se faz necessário tomar compatíveis os subespaços de velocidade e pressão, e também devido à natureza assimétrica da aceleração advectiva, o que também aparece como uma dificuldade na solução de problemas de advecçãodifusão, nos casos de advecção dominante. Assim, fez-se uso do método estabilizado tipo GLS, o qual supera as dificuldades enftentadas pelo método de Galerkin clássico em altos números de Reynolds, adicionando termos dependentes da malha, construídos de forma a aumentar a estabilidade da formulação de Galerkin original sem prejudicar sua consistência. Os resultados numéricos dividem-se em três categorias: problemas de transferência de quantidade de movimento para fluidos newtonianos, problemas de transferência de quantidade de movimento para fluidos com não linearidade material e problemas de advecção e difusão de massa em misturas. A comparação de algumas aproximações obtidas com as de outros autores se mostraram concordantes. A aproximação de problemas de fluidos segundo os modelos Carreau e Casson geraram os resultados esperados. A aproximação de um problema de injeção axial com mistura de dois fluidos produziu resultados coerentes, motivando a aplicação prática da aproximação por métodos estabilizados de problemas de misturas.

Análise da formulação funcional da mecânica quântica não-relativística

Resumo não disponível.

Níveis plasmáticos de liqüoricos de interleucina-6 e fator de necrose tumora-alfa em recém nascidos a termo com encefalopatia hipóxico-isquêmica

Objetivo: Avaliar os níveis plasmáticos e liqüóricos de IL-6 e TNF-α em recém- -nascidos a termo com Encefalopatia hipóxico-isquêmica (EHI), comparando-os com recém- -nascidos a termo sépticos sem meningite e sem EHI e com recém-nascidos controles. Método: Foi realizado um estudo de caso-controle com três grupos de recém-nas-cidos a termo: grupo I, 20 recém-nascidos controles com escore de Apgar ≥ 9 no primeiro e quinto minutos de vida; grupo II, 19 recém-nascidos sépticos, sem meningite, com escore de Apgar ≥ 9 no primeiro e quinto minutos de vida; grupo III, 19 recém-nascidos asfixiados ca-racterizados pelo escore de Apgar ≤ 4 e ≤ 6 no primeiro e quinto minutos de vida, respecti-vamente, pH umbilical < 7,20 e/ou lactato arterial umbilical > 3,0 mmol/L, e necessidade de ventilação com pressão positiva pelo menos durante 2 minutos após o nascimento. Foram coletadas amostras de sangue e de líqüor nas primeiras 48 horas de vida para determinação dos níveis de IL-6 e TNF-α pela técnica de enzimoimunoensaio, utilizando-se kits R & D Systems. Resultados: Os três grupos foram semelhantes quanto ao peso de nascimento, ida-de gestacional, classificação peso/ idade gestacional, tipo de parto e tempo médio da coleta de sangue e líqüor. As medianas dos níveis plasmáticos de IL-6 foram semelhantes entre sépticos e asfixiados e significativamente superiores aos controles (p < 0,0001). A mediana do TNF-α plasmático foi semelhante nos recém-nascidos asfixiados e controles, significativamente in-ferior a dos sépticos (p < 0,00001). Nos recém-nascidos asfixiados, as medianas dos níveis liqüóricos da IL-6 e do TNF-α foram significativamente mais elevadas do que nos sépticos e nos controles. A mediana da IL-6 liqüórica foi significativamente mais elevada nos sépticos que nos controles e a mediana do TNF-α liqüórico foi semelhante nos sépticos e controles. As relações líqüor/plasma para IL-6 e TNF-α foram semelhantes nos sépticos e controles, e menores que nos asfixiados (p < 0,0002 para IL-6, p < 0,00001 para TNF-α). Conclusões: 1) Recém-nascidos a termo com EHI apresentam níveis elevados de IL-6 e TNF-α no líqüor. 2) IL-6 plasmática encontra-se elevada nos recém-nascidos asfixia-dos e nos sépticos. 3) TNF-α plasmático é elevado somente nos recém-nascidos com sepse. 4) A maior relação líqüor/plasma para IL-6 e TNF-α nos recém-nascidos asfixiados sugere uma produção local intra-cerebral dessas citocinas nos recém-nascidos a termo com EHI.

Otimização do uso de óleos refrigerantes na indústria metal-mecânica

Neste trabalho, foi realizado um estudo de óleos refrigerantes emulsionados utilizados em máquinas de usinagem da indústria metal-mecânica, com o objetivo de minimizar os gastos com reposição de óleo e o volume de resíduos contaminados pelo mesmo. Foram constatados três problemas principais na utilização do óleo refrigerante emulsionado em estudo: a presença de bactérias degradantes do óleo, a reposição da emulsão de maneira indevida e o arraste de óleo pelos cavacos e limalhas provenientes da própria usinagem. Como solução para estes três problemas principais, foi projetado um equipamento de controle e automação. Este protótipo é composto por três partes essenciais: tratamento bacteriológico prévio da água usada para emulsão do óleo, passagem da água de reposição através dos cavacos e limalhas e controle da concentração do óleo na emulsão. O protótipo foi instalado em um máquina de usinagem da Empresa AGCO do Brasil, sede Canoas e os resultados obtidos foram surpreendentes quanto às grandes possibilidades de minimização dos gastos com óleo refrigerante e do volume de resíduos contaminados por óleos.

Análise de acidentes de trabalho ocorridos na atividade da indústria metalúrgica e metal mecânica do estado do Rio Grande do Sul em 1996 e 1997 breve interligação sobre o trabalho do soldador

A presente dissertação apresenta um levantamento de dados sobre acidentes de trabalho feito a partir de informações extraídas de um documento denominado CAT (Comunicação de Acidente de Trabalho). Com base neste documento, analisaram-se informações referentes à empresa, ao acidentado e acidentes de trabalho registrados no setor metalúrgico e metalmecânico do estado do Rio Grande do Sul nos anos de 1996/1997. Após a coleta dos dados, procedeu-se ao armazenamento dos mesmos em um software de banco de dados que permite analisar as informações levantadas no intuito de melhor conhecer a magnitude, natureza e distribuição dos acidentes. O estudo, deixa evidente a insalubridade do ambiente de trabalho do acidentado devido à quantidade de registros causados pôr ruído (principalmente fábricas de cutelaria) e DORT (Doenças Osteomusculares Relacionadas ao Trabalho). Há também grande incidência de impacto sofrido pêlos acidentados, devido a ferramentas, peças e máquinas. Os metalúrgicos foram a categoria profissional que mais acidentes de trabalho registraram. No entanto, os soldadores apresentaram um dado curioso, pois sofreram muitos acidentes pôr impacto sofrido, devido a queda de tubos, canos e barras, fora de seu posto de trabalho ou de suas atividades tradicionais de solda Fica evidente que, além da falta de organização do posto de trabalho do acidentado, existe a própria desorganização do trabalho. Os profissionais atuam fora de seu posto e em tarefas que não são características de sua função, fatores que provavelmente contribuem para o aumento de riscos de acidentes. Com os resultados obtidos neste trabalho, pretende-se sensibilizar as empresas para que tomem medidas mais eficientes a fim de minimizar os riscos aos quais os trabalhadores estão envolvidos e expostos.

Macrotendências de organização do trabalho e possibilidades de crescimento humano nas organizações : práticas, limites e perspectivas em uma empresa do setor cerâmico de Santa Catarina

A presente tese tem como objetivo apresentar e discutir as possíveis relações entre macrotendências de organização do trabalho e possibilidade de crescimento humano em uma empresa de cerâmica de revestimento de Santa Catarina. O interesse pela temática decorre dos reflexos das novas formas organizacionais sobre os que trabalham e o desconhecimento de pesquisas que contemplem a mesma problemática. O método utilizado para articular os objetivos foi o estudo de caso, qualitativo, delineado como exploratório/descritivo, com a coleta de dados primários e secundários A base teórica que deu suporte à tese tratou do contexto do trabalho, das macrotendências organizacionais e da possibilidade de crescimento humano. Para explicitar as macrotendências, apresentaram-se concepções sobre a Qualidade Total, as Empresas Transfuncionais, as Organizações de Aprendizagem, as Organizações Qualificantes, a Reengenharia e as Organizações Cooperativas. Nas possibilidades de crescimento humano foram abordadas a Qualificação, a Carreira, as Competências e o Desenvolvimento Pessoal. Complementou-se com abordagens sobre Subjetividade que questionam a linearidade predominante nos indicadores de crescimento humano. As articulações entre a teoria e o caso estudado mostram que a Qualidade Total é a forma de gestão preponderante na empresa, norteada pela certificação dos produtos. A Aprendizagem Organizacional encontra-se pouco sistematizada e as práticas nessa direção se mostram diferenciadas entre os níveis hierárquicos. As demais macrotendências estudadas são pouco identificadas na gestão da organização. No que tange à possibilidade de crescimento humano, verificou-se que a qualificação está fortemente associada à escolaridade e ao trabalho multifuncional. A carreira é pouco formalizada na empresa e o direcionamento para a gestão por competências deve amenizar as expectativas de ascensão. A possibilidade de desenvolvimento pessoal está relacionada com o desenvolvimento profissional ou o autodesenvolvimento. A análise mostra sujeitos identificados com a idéia da qualidade e que se referem à diversidade que o trabalho engendra atualmente. O referencial que deu suporte ao estudo reforça essa característica, uma vez que a possibilidade de elaboração de um modelo genérico adequado de administração de empresas parece cada vez mais distante.

Controle de vibrações em estruturas usando amortecedores metálicos

Recentes terremotos e furacões mostraram quão vulneráveis são as estruturas às forças da natureza. Ainda em países desenvolvidos, existe alto risco a desastres naturais. Portanto, um dos principais desafios da Engenharia é a prevenção de desastres mediante o desenvolvimento de conceitos inovadores de projeto, para proteger eficientemente as estruturas, seus moradores e o conteúdo, dos efeitos destrutivos das forças ambientais. O tradicional procedimento de projeto de construções para prevenir falhas catastróficas é baseado na combinação de resistência e capacidade de deformação (ductilidade). Solicitações de baixos níveis provocadas por ventos ou sismos são freqüentemente idealizados com cargas laterais que devem ser resistidas só pela ação elástica da estrutura, enquanto que, em eventos moderados ou severos permite-se certos níveis de dano estrutural e não estrutural, mas não, colapso da mesma. Esta filosofia proporcionou a base da maioria dos códigos de construção (fundados em métodos estáticos equivalentes) desde princípios do século, com resultados satisfatórios. No entanto, a partir do estudo das características dinâmicas das estruturas surgem novos e diversos conceitos de proteção dos sistemas estruturais que tem sido desenvolvidos e ainda estão em expansão, entre os quais pode-se citar a dissipação de energia externa. Esta nova tecnologia consiste em incorporar na estrutura, elementos projetados especificamente para dissipar energia. Com isto, logra-se reduzir as deformações nos membros estruturais primários e portanto, diminui-se a demandada de ductilidade e o possível dano estrutural, garantindo uma maior segurança e vida útil da estrutura Graças a recentes esforços e ao particular interesse da comunidade científica internacional, estudos teóricos e experimentais têm sido desenvolvidos durante a última década com resultados surpreendentes. Hoje já existem sistemas de dissipação de energia aplicados com sucesso em países como Estados Unidos, Itália, Nova Zelândia, Japão e México. Recentemente este campo está-se estendendo na América do Sul. Dentro deste contexto, considerando o beneficio econômico e o melhor desempenho estrutural que implica a incorporação desta nova tecnologia, no presente trabalho abordou-se o estudo deste tipo de sistemas de proteção estrutural orientado ao uso de amortecedores metálicos. O trabalho dividiu-se em três partes principais: a) Projetar e construir um amortecedor metálico que usa as excelentes propriedades do chumbo para dissipar energia. b) Desenvolvimento de metodologias de análise e projeto de estruturas que incorporam amortecimento suplementar a fim de melhorar o seu desempenho estrutural. c) Avaliação da eficiência de sistemas externos de dissipação de energia em estruturas. A primeira parte consistiu em projetar e construir um amortecedor metálico para logo submetê-lo a numerosos testes com diferentes níveis de amplitude de deslocamento e freqüência a fim de avaliar suas propriedades mecânicas e desempenho. Os resultados são considerados altamente satisfatórios. Na segunda parte foram desenvolvidas ferramentas computacionais para pesquisa e docência na área da mecânica estrutural mediante as quais é possível simular o comportamento linear e não linear de estruturas que incorporam amortecimento suplementar Finalmente, apresenta-se um procedimento robusto para avaliar a eficiência dos sistemas dissipadores de energia baseado numa análise da confiabilidade estrutural. Através de vários exemplos com estruturas reais e teóricas se atingem os objetivos traçados no presente trabalho.

Estudo da viabilidade de utilização do rejeito cerâmico, como agregado graúdo, na produção de concreto com características estruturais

Este trabalho tem como objetivo principal, efetuar um estudo da viabilidade da utilização do rejeito de indústrias de produtos cerâmicos (cerâmica vermelha), como substitutivo do agregado graúdo de rocha, na produção de concreto com características estruturais. O rejeito foi coletado em quatro diferentes indústrias, localizadas no município de Gravataí, região metropolitana da Grande Porto Alegre-RS, sendo posteriormente britado, para a obtenção do agregado, objeto deste estudo. Foram analisadas as principais características do agregado produzido, distribuição granulométrica, massa unitária, massa específica e absorção de água. A seguir, foi feito um estudo para estabelecer o teor de argamassa a ser utilizado nas misturas, sendo efetuado também uma avaliação da resistência à compressão em função do teor de argamassa. Uma vez fixado o teor de argamassa, foram feitos ensaios a fim de estabelecer a correlação da resistência à compressão, com a relação água/cimento, gerando, desta forma, as chamadas curvas de Abrams, vindo a possibilitar o traçado dos gráficos de dosagem. O estudo baseou-se em determinações experimentais da resistência à compressão, da resistência à tração por compressão diametral, absorção de água, o desgaste e o módulo de deformação estática, utilizando-se em referência de comparação um concreto convencional, produzido com brita basáltica. Todas as misturas foram confeccionadas com cimento Portland pozolânico (tipo IV) classe 32, areia natural de rio e água potável. Os resultados obtidos mostraram ser tecnicamente viável, o emprego do rejeito cerâmico, como agregado graúdo, na produção de concreto.

Utilização de resíduos industriais de baixa granulometria em massas cerâmicas de argila vermelha : aspectos tecnológicos e ambientais

Este trabalho avalia o efeito da adição de diferentes resíduos, todos de baixa granulometria e gerados não muito distantes de empresas fabricantes de produtos de cerâmica vermelha, quando incorporados a argilas para processamento cerâmico tradicional. Foram utilizadas argilas da região de Sangão e Forquilhinha (Santa Catarina), bem como os seguintes resíduos: resíduo siderúrgico da produção de aço em forno elétrico (pó de aciaria), resíduo de atomizador de uma indústria de revestimentos cerâmicos e resíduo do polimento de grês porcelanato. Após a caracterização das matérias-primas, foram formuladas massas cerâmicas na relação argila/resíduo de 5:1 para cada resíduo. E, como padrão de comparação, utilizou-se a formulação apenas com argilas. As massas cerâmicas foram conformadas por prensagem e submetidas à queima em forno elétrico tipo mufla nas seguintes temperaturas 800, 900, 950, 1000 e 1100oC. Os corpos cerâmicos assim obtidos foram caracterizados segundo suas propriedades físicas (retração linear e absorção de água – curva de gresificação) e mecânicas (resistência mecânica à flexão a quatro pontos). Além disso, os corpos cerâmicos fabricados, utilizando pó de aciaria (resíduo perigoso segundo a ABNT), foram avaliados segundo as normas NBR 10005 e NBR 10006, quanto ao seu aspecto ambiental. Os resultados mostraram a viabilidade do uso destes resíduos na fabricação de produtos cerâmicos. As propriedades finais e a cor de queima (entre marrom claro e marrom escuro) variaram de acordo com a natureza do resíduo e temperatura de queima. A formulação testada com pó de atomizador de industria cerâmica apresentou em todas as temperaturas ensaiadas os maiores incrementos de resistência mecânica em relação às formulações testadas, sendo que à temperatura de 1100oC, a formulação com pó de aciaria apresentou desempenho similar, porém com menor absorção de água e maior retração linear. Nestas condições, os corpos cerâmicos com pó de aciaria mostraram-se inertes quanto ao aspecto ambiental de acordo com as normas Brasileiras.

Aplicação de métodos de ultra-som para avaliação e caracterização da microestrutura de materiais cerâmicos à base de alumina e sua associação com propriedades mecânicas

O objetivo deste trabalho foi investigar a aplicação de métodos de ultra-som para avaliação e caracterização da microestrutura de materiais cerâmicos à base de alumina e sua associação com as propriedades mecânicas destes materiais. Para tanto, foram conformados por prensagem uniaxial corpos cerâmicos contendo 94,3% em peso de Al2O3. Os corpos cerâmicos foram sinterizados em forno de resistência elétrica em temperaturas que variaram entre 1100 e 1600 °C. A resistência mecânica e o KIc foram determinados por ensaios de flexão a quatro pontos. Para medir a resistência ao dano por choque térmico, os corpos cerâmicos foram colocados em um forno pré-aquecido na temperatura de teste e permaneceram nesta temperatura por 40 min, quando, então, foram resfriados bruscamente através da imersão dos corpos cerâmicos em água mantida a 0oC. A microestrutura dos corpos cerâmicos foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica. Para os ensaios de ultra-som foram utilizados transdutores piezelétricos de 2 e 4 MHz de freqüência nominal. A imagem resultante foi tratada via software e utilizouse um osciloscópio para padronização. Foram utilizados como parâmetros a velocidade da onda ultra-sônica e a sua atenuação. Os resultados indicaram a correlação entre as propriedades acústicas do material com a sua microestrutura e com suas propriedades mecânicas, tais como, resistência mecânica, módulo de elasticidade e dano por choque térmico. Foi possível propor equações relacionando a resistência mecânica com a variação do coeficiente de atenuação e da velocidade de propagação das ondas ultra-sônicas. Sugere-se também a possibilidade de utilização do coeficiente de atenuação para a determinação da confiabilidade do material cerâmico e o seu uso para a estimativa de vida útil do material sob carga constante ou submetido a choque térmico.

Estudo do desempenho em fadiga do componente tibial metálico de um modelo de prótese total de joelho

A substituição total de uma articulação de joelho é uma técnica amplamente usada para corrigir os danos irreversíveis na juntas originais, causadas por patologias como osteoartrite e artrite reumatóide. Com o aumento número de pacientes jovens e mais ativos, a evolução na técnica da substituição da articulação total de joelho visando desempenho de longo prazo passa a ser uma demanda crítica. Portanto, na tentativa de evitar as falhas prematuras e prolongar a vida em serviço como um todo, as modificações na bandeja tibial podem produzir erros fundamentais. O design da bandeja tibial é um importante fator, porque a sua fratura pode ocorrer em função de elementos geométricos da mesma, como raios de concordância e cantos vivos. A escolha do material e do processo de fabricação também são importantes. No tocante a rota de fabricação, pode ser visto que as ligas forjadas tem o maior limite de fadiga, se comparado com as obtidas pelo processo de fundição. Entretanto, a combinação das técnicas de desenho assistido por computador (CAD), engenharia assistida por computador (CAE) e manufatura assistida por computador (CAM) podem ser uma solução rápida e barata para alcançar melhores características das bandejas tibiais. Contudo, testes pré-clínicos devem ser executados para garantir que as bandejas tibiais não falharão prematuramente devido à fadiga. As técnicas de metalografia, microdureza e espectrometria foram empregadas neste trabalho com o objetivo de caracterizar metalurgicamente a liga de aço inoxidável atualmente empregada. A rugosidade superficial foi avaliada, assim como o número de ciclos para a iniciação das trincas. Com a utilização do método de elementos finitos, verificou-se o ponto de maior tensão e, aliado ao estudo de fractografia, foi determinado o modo de falha Os resultados indicaram que o material atualmente empregado não está em conformidade com todos os requisitos das normas vigentes, de forma que um material alternativo é sugerido. Com o objetivo de melhorar a resistência à fadiga sem apresentar problemas de ordem clínica, cinco geometrias foram propostas e os resultados da análise de tensões pelo método de elementos finitos indicaram um grande potencial de aumento da vida em fadiga.

Melhorias das condições de trabalho em uma indústria metal mecânica : uma abordagem ergonômica participativa

Este estudo consiste na análise das condições de trabalho e proposta de melhorias de um posto de trabalho, de uma linha de montagem, onde realiza-se a interligação elétrica de aparelhos de condicionadores de ar. Com base nos fatores de risco, capazes de influenciar na saúde dos trabalhadores, em postos de trabalho mal projetados e organização do trabalho, buscou-se a reestruturação do posto e execução da tarefa no que se refere ao processo de montagem, e adequação dos equipamentos e ferramentas. A metodologia deste estudo baseou-se em uma Intervenção Ergonômica Participativa e na aplicação de ferramentas específicas, pelas quais todas as questões levantadas foram discutidas entre os engenheiros de produção da empresa e os próprios operadores do posto. A abordagem mais aprofundada da análise ergonômica contemplou a penosidade na realização das tarefas, no que se refere às posturas inadequadas, desconfortos, movimentos repetitivos e carga de trabalho, com a possibilidade de um redimensionamento das práticas realizadas. As melhorias propostas foram implementadas e validadas em conjunto com os trabalhadores que consideraram as mudanças benéficas no que concerne a mudança no processo de montagem de alguns componentes internos das máquinas e às exigências posturais e ao redimensionamento do posto. Diante dos resultados satisfatórios, este trabalho indicou que é possível amenizar problemas nas empresas através da participação dos trabalhadores visando benefícios mútuos para os sistemas humano e produtivo.