Categoria: TCC

Título

      PROBABILIDADE DE RUPTURA: UMA NECESSÁRIA ABORDAGEM COMPLEMENTAR PARA O DIMENSIONAMENTO GEOTÉCNICO DE ESTACAS

Orientador(a)

Orientador: Prof. Gustavo Vaz de Mello Guimarães, D.Sc.

Resumo

    O dimensionamento geotécnico de fundações superficiais e profundas, há muito tempo, segue uma linha tradicional de verificação de dois requisitos básicos: (i) segurança adequada com relação a ruptura e (ii) recalques compatíveis com a estrutura. A norma brasileira de fundações, NBR 6122/2019, preconiza esses dois requisitos e vai além, mencionando que as fundações superficiais têm que possuir um fator de segurança mínimo de 3 e as fundações profundas fator de segurança mínimo de 2, ambos com relação a ruptura. Naturalmente, a norma não estabelece um valor limite para os recalques, pois cada estrutura possui seu deslocamento admissível. Assim, é necessário, em cada projeto, que estes deslocamentos sejam compatibilizados com os recalques das fundações. Em 2017, o código de defesa do consumidor, no Art. 6º, publicou que: “o consumidor de produtos e serviços tem direito básico de tomar conhecimento da informação adequada e clara sobre os diferentes produtos e serviços, com especificação correta de quantidade, características, composição, qualidade e preço, bem como sobre os riscos que apresentem”. Em outras palavras, tornou-se importante uma análise do risco de falha (probabilidade de ruína/ruptura), dos produtos. Considerando que as fundações são produtos/serviços entregues a clientes o mercado de engenharia brasileiro se viu perante a uma nova abordagem a ser verificada nos projetos geotécnicos: probabilidade
de ruína/ruptura. Neste contexto, o presente trabalho apresenta a visão de alguns autores sobre o assunto e traz planilhas eletrônicas para um melhor entendimento do problema. Dois estudos de caso de estacas em obras são utilizados como exemplo a fim de facilitar o entendimento do assunto.

Abstract

     The geotechnical design of shallow and deep foundations follow a traditional structure of verification of two basic requirements: (i) enought safaty factors againt failure and (ii) compatible settlelments of foundations and structure. The Brazilian foundation standard, NBR 6122/2019, advocates these two requirements and goes further, mentioning that shallow foundations have to have a minimum safety factor of 3 and deep foundations minimum safety factor of 2, both in relation to failure. Indeed, the standard does not establish a limit value for the settlelments, because each structure has its permissible displacement. Therefore, it is necessary in each project that these displacements be compatible with the foundation swells. In 2017, the consumer protection rule, in Art. 6, published that: “the consumer of products and services has a basic right to become aware of the appropriate and clear information about the different products and services, with specification, quantity, characteristics, composition, quality and price, as well as the risks they present.” In other words, an analysis of the risk of failure (probability of ruin/rupture) of products has become important. Considering that foundations are products/services delivered to customers, the Brazilians engineerings has faced a new approach to be verified in geotechnical designs: probability of ruin/failure. Soo n, this research presents the view of some authors on the subject and brings spreadsheets for a better understanding of the problem. Two analisyes of several constructed piles are used as an example in order to facilitate the understanding of the subject.

Título

     DIMENSIONAMENTO DE UM PROJETO DE COGERAÇÃO DE ENERGIA EM UMA ESTAÇÃO DE COMPRESSÃO DE GÁS NATURAL

Orientador(a)

Orientador: Diego Cunha Malagueta

Resumo

     Essencial para o desenvolvimento das atividades humanas, o consumo de energia tem crescido continuamente. Dessa forma, uma melhor eciência no aproveitamento dos insumos para sua geração torna-se imprescindível. Com esse propósito, realizou-se o dimensionamento de um modelo de sistema térmico para a geração de energia elétrica a partir do calor proveniente dos rejeitos térmicos de dez turbinas a gás instaladas em uma estação de compressão de gás natural. Na concepção desse modelo, um programa de computador foi desenvolvido com o auxílio do software Engineering Equation Solver (EES) para executar simulações das condições operacionais do sistema, visando atingir uma conguração ótima. Como resultado, obteve-se uma planta de Ciclo Combinado com um potencial de geração de energia elétrica de até 15 MW e um aumento de eficiência no uso de energia primária de 27,5% para 44%.

Abstract

      Essential for the development of human activities, energy consumption has been steadily increasing. In this way, a better efficiency in the use of the inputs for its generation becomes essential. With this purpose, the design of a thermal system model for the generation of electric energy was carried out from the heat coming from the thermal rejects of ten gas turbines installed in a natural gas compression station. In the design of this model, a computer program was developed with the aid of Engineering Equation Solver (EES) software to perform simulations of the operating conditions of the system, in order to achieve an optimal conguration. As a result, a Combined Cycle plant with a potential for electric power generation of up to 15 MW and a primary energy efficiency increase of 27.5% to 44% is obtained.

Título

      ANÁLISE DA CURVA CARACTERÍSTICA DO SOLO POR DIFERENTES MÉTODOS DE ENSAIO

Orientador(a)

Orientadora: Profa. Graziella Maria Faquim Jannuzzi, D.Sc.

Resumo

    É fundamental para um maior entendimento do comportamento do solo não saturado, a determinação de sua curva característica, pois ela representa a capacidade do solo de reter água em diferentes valores de sucção. Foi proposto uma análise crítica sobre os resultados experimentais de diferentes métodos de ensaio para a determinação da curva característica do solo, com o intuito de contribuir para o estudo da mecânica dos solos não saturados. O presente trabalho foi realizado com amostras indeformadas do solo do Instituto de Engenharia Nuclear, localizado no campus da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Foram utilizados três métodos para obter a curva característica: Papel filtro, Câmara de Richards e método de evaporação pelo analisador HYPROP®. Apesar de a câmara de Richards ser o principal método utilizado por engenheiros agrônomos e pesquisadores para se obter a curva característica, devido a sua confiabilidade e altos níveis de pressão, o método necessita de um longo tempo de espera para obter os resultados satisfatórios; o que motivou os estudos da aplicação dos outros dois métodos. Concluiu-se, portanto, que o ensaio de evaporação pelo analisador HYPROP® junto ao ensaio de papel filtro é uma boa opção para determinação da curva característica.

Abstract

     The determination of the characteristic curve is essential for a better understanding of unsaturated soil behavior as it represents the capacity of the soil to retain water at different suction values. A critical analysis of the experimental results of different test methods for the determination of the soil characteristic curve was proposed, in order to contribute to the study of unsaturated soils mechanics. The present work was accomplished with undisturbed soil samples from the Institute of Nuclear Engineering, situated in the campus of the Federal University of Rio de Janeiro in Brazil. Three methods were used to obtain the characteristic curve: Filter paper, Richards pressure chamber and evaporation method by the HYPROP® analyzer. Although the Richards chamber is the main method used by agronomists and researchers to obtain the characteristic curve, due to its reliability and high pressure levels, the method requires long waiting times to obtain satisfactory results; which motivated the studies on the application of the other two methods. Therefore, it was concluded that the evaporation test by the HYPROP® analyzer, together with the filter paper test, is a good option for determining the characteristic curve.

Título

      CONFIGURAÇÃO DE UM MOTOR STIRLING GAMA E ANÁLISE OPERACIONAL

Orientador(a)

Orientador: Diego Cunha Malagueta

Co-orientadora: Elisa Rocha

Resumo

      Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento e construção de um Motor Stirling de configuração Gama e a análise operacional do mesmo. Primeiramente o motor foi contextualizado e seu funcionamento descrito. Os itens que compõem o motor, assim como a metodologia de montagem, foram destacados. Experimentou-se o motor desenvolvido utilizando combustíveis distintos, com o objetivo de calcular a eficiência do mesmo a partir de um estudo comparativo com a Máquina de Carnot. Para finalizar, os dados foram obtidos e curvas foram estudadas. As eficiências foram confrontadas com base em seus combustíveis e experimentos. Concluiu-se que a eficiência de Carnot permaneceu maior em ambos os casos, em contrapartida, a troca de combustíveis acarretou em diferentes resultados.

Abstract

      This work aimed to develop and construct a Gama configuration Stirling Motor engine and its operational analysis. First the engine was contextualized and its operation described. The items that compose the engine, as well as the assembly methodology, were highlighted. The engine was developed using different fuels, with the purpose of calculating the efficiency of the same from a comparative study with the Carnot Machine. To conclude, the data were obtained and curves were studied. Efficiencies were confronted based on their fuels and experiments. It was concluded that the efficiency of Carnot remained greater in both cases, in contrast, the exchange of fuels led to different results.

Título

      ANÁLISE DA INTEROPERABILIDADE DE SOFTWARES BIM

Orientador(a)

Orientador: Prof. Leandro Tomaz Knopp, M.Sc.

Resumo

    A crescente utilização da metodologia BIM (Building Information Modeling) na indústria da construção civil resulta em um maior trabalho colaborativo entre as diferentes áreas desse setor. A interoperabilidade entre os softwares é uma solução encontrada pelos profissionais da AECO (Arquitetura, Engenharia e Construção) para resolver os problemas gerados pelo constante fluxo de informação. O recurso da interoperabilidade através do IFC (Industry Foundation Classes), proporciona melhorias no gerenciamento de ativos, na amplitude dos produtos BIM, na adesão aos padrões internacionais e aos processos de trabalho, nos aplicativos de softwares e na tecnologia de automação. O presente trabalho apresenta a modelagem BIM de um edifício universitário de salas de aula e laboratório, nos softwares Revit e Allplan. Analisa os principais comandos utilizados durante a modelagem e as interfaces dos programas. Elaborou-se uma avaliação crítica mostrando os erros e acertos após o processo de interoperabilidade, tais como: as características finais da geometria do modelo digital, as perdas relacionadas e as particularidades de cada softwares, além de avaliar as semelhanças e diferenças entre as aplicações. Conclui-se que não é perfeita a interoperabilidade entres os programas computacionais, Revit e Allplan. Apesar da geometria do modelo digital ter sido transmitida entres os softwares com poucas perdas de dados, houveram erros relacionados à filosofia de cada software o que foi considerado o principal problema encontrado durante a pesquisa.

Abstract

     The growing use of BIM (Building Information Modeling) methodology in the construction industry results in more collaborative work between the different areas of this sector. The interoperability between software is a solution found by AECO (Architecture, Engineering and Construction) professionals to solve the problems generated by the constant flow of information. The interoperability resource through IFC (Industry Foundation Classes), provides improvements in asset management, amplitude of BIM products, adherence to international standards and work processes, software applications and in automation technology. This paper presents the BIM modeling of a university building with classrooms and laboratories using Revit and Allplan software. Analyzes the main commands used during the modeling and the programs’ interfaces. A critical evaluation was done showing the successes and failures after the interoperability process, such as: the final characteristics of the digital model geometry, the related losses and the particularities of each software, as well as evaluating the similarities and differences between the applications. It was concluded that the interoperability between Revit and Allplan is not perfect. Although the geometry of the digital model was transmitted between the software with little data loss, there were errors related to the philosophy of each software, which was considered the main problem encountered during the research.

Título

      ANÁLISE E DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE AQUECIMENTO DE CONCENTRADORES SOLARES FOTOVOLTAICOS E TERMICOS (CPV/T) PARA UM PRÉDIO RESIDENCIAL NA REGIÃO DE MACAÉ

Orientador(a)

Orientador: Diego Cunha Malagueta

Resumo

      O desenvolvimento e pesquisa em fontes de energia renovável no mundo vem crescendo. Um dos campos que mais se destaca é o referente a energia solar. O Brasil possui um enorme potencial de geração de energia solar em diferentes locais espalhados pelo território nacional. Este trabalho tem como objetivo fazer um estudo de dimensionamento para a instalação de painéis concentradores fotovoltaico e térmico (CPV/T) em um prédio residencial na região de Macaé. Foram utilizados dados históricos de temperatura fornecidos pelo Laboratório de Metrologia da Universidade Estadual Norte Fluminense, dos anos de 2004 a 2015. Além disso são apresentadas as etapas do dimensionamento, desde o estudo do potencial da região, passando pelo cálculo das temperaturas atingidas no processo, chegando a quantidade de painéis que são viáveis atender a demanda o prédio. Serão analisados três regimes de escoamento diferentes, dois laminares e um turbulento. Estima-se que para atender a demanda diária de utilização de água sejam necessários, de acordo com os regimes de escoamento propostos, 18 módulos de painéis CPV/T, para o regime mais lento, 13 módulos, para o regime intermediário e 8 para o regime mais rápido.

Abstract

      The research and development of renewable energy sources in the world has been growing. One of the fields that stands out is the solar energy. Brazil has a huge potential for generating solar energy in different locations throughout the country. The objective of this work is to carry out a design study for the installation of photovoltaic and thermal concentrator panels (CPV / T) in a residential building in the Macaé region. Historical temperature data provided by the Metrology Laboratory of the Universidade Estadual Norte Fluminense from 2004 to 2015 were used. In addition, the sizing steps are presented, from the study of the potential of the region to the calculation of the temperatures reached in the process, arriving to the amount of panels that are feasible to meet the buildings demand. Three different flow regimes, two laminar and one turbulent, will be analyzed. It is estimated that, in order to meet the daily demand for water use, 18 CPV / T panels modules are required, according to the proposed flow regimes, for the slower regimen, 13 modules for the intermediate regime and 8 for the system.

Título

    PROPOSTA DE MELHORIA DE UM PROCESSO DE LOGÍSTICA DE PESSOAL DE UMA EMPRESA DO RAMO DE MANUTENÇÃO UTILIZANDO LEAN OFFICE E MODELAGEM DE PROCESSO

Orientador(a)

Orientador: Prof. Me. Allan Martins Cormack

Resumo

    O contexto atual, caracterizado pela pandemia de COVID-19, apresenta alterações de mercado tanto na oferta, quanto na demanda. Sendo assim, a filosofia Lean Office e a notação BPMN (Business Process Model and Notation) são possíveis alternativas para uma empresa se manter competitiva. Assim, o presente estudo teve o objetivo de diagnosticar o estado atual de um processo logístico de uma empresa de manutenção offshore e projetar seu cenário futuro propondo melhorias com base nos conceitos da filosofia Lean Office e BPMN, adotando as
metodologias de pesquisa bibliográfica e estudo de caso. O alto lead time do processo atual afeta a relação cliente-fornecedor do caso em questão. Sendo assim, com a aplicação do método proposto neste estudo foi possível atingir a redução do lead time na projeção de cenário futuro do processo, sendo reduzido de 51,2 horas para aproximadamente 10,1 horas, representando uma queda de aproximadamente 80,3% no tempo total. Por fim, com base nas análises realizadas, foi elaborado um plano com ações alinhadas aos conceitos Lean Office e BPMN, a fim de reduzir os desperdícios do processo, proporcionando maior agilidade e eficiência em sua execução.

Abstract

    The current context, characterized by the COVID-19 pandemic, presents market changes both in supply and demand. Thus, the Lean Office philosophy and the BPMN (Business Process Model and Notation) are possible alternatives for a company to remain competitive. Thus, the following study had the objective of diagnose the current state of a logistic process of an offshore maintenance company and design its future scenario, proposing improvements based on the concepts of Lean Office philosophy and BPMN, adopting the methodologies of bibliographic research and case study. The high lead time of the current process affects the customer-supplier relationship of the case in question. Thus, with the application of the method proposed in this study, it was possible to achieve the reduction of lead time in the projection of the future scenario of the process, being reduced from 51.2 hours to approximately 10.1 hours, representing a decrease of approximately 80.3% in total time. Finally, based on the analyzes carried out, a plan was prepared with actions aligned with the Lean Office and BPMN concepts, in order to reduce process waste, providing greater agility and efficiency in its execution.

Título

    Análise da Viabilidade Técnica do Arrefecimento a Ar de um Concentrador Fotovoltaico na cidade de Macaé – RJ

Orientador(a)

Orientador: Diego Cunha Malagueta

Resumo

     A energia fotovoltaica tem sido considerada uma forte candidata a fonte alternativa para mitigação das emissões de gases de efeito estufa. O concentrador fotovoltaico (CPV – Concentrator Photovoltaics) é uma tecnologia de fonte renovável que utiliza espelhos para aumentar a área de incidência solar sobre uma célula fotovoltaica, assim diminuindo a quantidade de células necessárias para atender a uma mesma carga e aumentando a eficiência da conversão. A concentração tende a elevar a temperatura de operação da placa, o que demanda um projeto de controle dessa temperatura. Este estudo tem como objetivo analisar diferentes geometrias e características de escoamento em trocadores de calor para o arrefecimento de células fotovoltaicas de alta concentração (HCPV) utilizando o software COMSOL Multiphysics 5.3 para analisar o arrefecimento de um concentrador fotovoltaico a partir de um cooler de refrigeração a ar, garantindo seu funcionamento em regime permanente para as condições meteorológicas da cidade de Macaé e assim servir de base para o projeto de um protótipo. São testadas cinco diferentes geometrias de aletas, como aletas retangulares e em pinos, onde é analisado o comportamento da sua variação de altura e seu funcionamento em uma placa ou em três placas em série e seus resultados são, então, analisados e comparados entre si. Os modelos propostos têm como foco um menor custo e mais fácil fabricação, possibilitando uma possível construção de um protótipo e contribuindo com a expansão da tecnologia CPV. As aletas retangulares permitem uma maior troca térmica, quando comparados aos modelos de pino, sendo então consideradascomo uma melhor alternativa para o arrefecimento das placas fotovoltaicas.

Abstract

Título

    ANÁLISE DA QUALIDADE DE VIDA DOS ESTUDANTES DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO CAMPUS MACAÉ ATRAVÉS DA METODOLOGIA CLUSTER

Orientador(a)

Orientador: Prof., Dsc. Thiago Gomes de Lima

Resumo

    Este estudo teve como objetivo analisar a qualidade de vida dos estudantes de engenharia no campus Macaé através da metodologia Cluster. Foi aplicado o questionário o WHOQOL-BREF, desenvolvido pelo Grupo de Estudos sobre Qualidade de Vida da Organização Mundial da Saúde (OMS). Os resultados dos agrupamentos foram validados através de uma análise estatística mostrando que os grupos possuem homogeneidade interna e heterogeneidade entre os agrupamentos. O trabalho mostrou-se eficaz quanto a ao entendimento dos perfis dos estudantes, assim como a sua qualidade de vida.

Abstract

    This study has as objective to evaluate the quality of life of engineering students on the Macaé campus through the Cluster methodology. The WHOQOL-BREF questionnaire was applied, developed by the Group of Studies on Quality of Life of the World Health Organization (WHO). The results of the clusters were validated through a statistical analysis showing that the groups have internal homogeneity and heterogeneity between the clusters. The work proved to be effective in understanding the profiles of students as well as their quality of life.

Título

    ANÁLISE DA VIABILIDADE TÉCNICA DO ARMAZENAMENTO DE CSP COMO ATENUANTE DA RAMPA DE CARGA RESIDUAL NA CALIFÓRNIA

Orientador(a)

Orientador: Diego Cunha Malagueta

Resumo

    A tendência mundial de geração renovável aponta para o crescimento particular das tecnologias eólica e fotovoltaica. Nesse cenário, a Califórnia apresenta, atualmente, grande desenvolvimento deste mercado, se comprometendo a gerar 100% de sua energia elétrica através de fontes renováveis. Entretanto a alta penetração de painéis fotovoltaicos na rede elétrica causa mudanças substanciais na carga residual, ou seja, a carga a ser atendida desconsideradas as fontes intermitentes. Dessa forma, de maneira a lidar com as alterações na rede e permitir a entrada de novos painéis fotovoltaicos, o estado tem investido em usinas de armazenamento eletroquímico, para suavizar as mudanças causadas pela intermitência da fonte solar. Assim, este estudo analisa a utilização do armazenamento térmico de concentradores solares, para suavizar os problemas da rampa de produção, causados pelo desligamento dos painéis fotovoltaicos ao fim do dia, acompanhado do aumento da demanda com a chegada de grande parte da população às suas casas. O estudo parte da tecnologia heliotérmica mais consolidada, o cilindro parabólico, para simular modelos de despacho, buscando atender a demanda residual. As simulações indicam que o armazenamento térmico é capaz de suavizar a rampa de produção em até 30% do valor de rampa original, para os cenários estudados. No entanto, não se revela capaz de permitir a entrada de novos painéis fotovoltaicos no sistema, sem que haja o contingenciamento da geração renovável durante o dia.

Abstract

      The renewables generation global trend points to a particular growth of wind and solar energy technology. In this scenario, California has been showing an extensive development of this market, committing to generate 100 % of its electric energy through renewables sources. However, the high penetration of photovoltaic panels in the electric grid has caused substantial changes in the net load. In this manner, to handle the grid modification and allow the entrance of new photovoltaic panels, the state has been investing in battery’s power plants, in a way to soft the changes caused by the solar source intermittence. In this manner, this study analyses the concentrating solar thermal storage use to mitigate the problems of the producing ramp caused by the photovoltaic panels shutdown by the end of the day in conjunction with the demand growth, as a result of a population’s large part arrival to their homes. The study analyses the most consolidate CSP technology, parabolic through, to simulate some dispatch models in order to meet the net demand. The results indicate that the thermal storage is capable of mitigate the production ramp by up to 30% for the studied scenarios. Although, it is not able to allow the entrance of new photovoltaic panels in the system without the renewables curtailment during the day.