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Projetar mecanicamente
Engenharia Fora da Caixa

Projetos Mecânicos
A engenharia é a ciência ligada a solução de problemas. O papel dos engenheiros e técnicos responsáveis é o de identificar e resolver tais problemas, com os recursos e tecnologias disponíveis no momento, sendo que suas maiores ferramentas são a si próprios.
O desenvolvimento e a análise de um projeto, seja ele mecânico, elétrico, civil, ou qualquer outra natureza, envolve sempre a união dos conhecimentos adquirido nas diversas disciplinas básicas da engenharia e dos cursos técnicos. Este texto terá foco nos projetos de natureza mecânica.
O projeto mecânico surge de uma necessidade, supri-la é papel do projetista. Porém, esta necessidade nem sempre é facilmente evidenciada. Por exemplo, a necessidade não é a construção de uma ponte rolante, talvez a necessidade seja a de içar uma carga a uma determinada altura. Saber definir claramente a necessidade, permite que o projeto realmente atenda ao seu objetivo.
Uma vez bem definida a necessidade, a segunda tarefa do projetista é a clara definição do problema, neste ponto todas as limitações do projeto devem estar claras, como exemplo, em uma área urbana, o ruído é um grande limitador de projetos e limitações ambientais são cada vez mais importantes no meio industrial. A tarefa de definir o problema com todas as suas limitações é tão importante quanto a definição da necessidade. Sendo muitas vezes mais importante que o modelo utilizado para os cálculos dos esforços e solicitações. O custo é uma das limitações mais importantes a ser analisada e deve ser realizada nesta etapa.
Após a definição da necessidade, do problema e das limitações, a próxima etapa é a síntese. Neste momento o projetista busca soluções tendo em mente a necessidade real e a definição do problema. Diversas soluções são propostas nesta fase, o chamado “brainstorming” ou chuva de ideias. Logo após a proposta de soluções uma pré-seleção das ideias define as que aparentemente são viáveis. Estas então passam para as fases de detalhamento do projeto, que conta com memorial e análise de cálculos, esboços e desenhos, listagem de peças, etc. Muitas vezes nesta etapa, uma solução pré-selecionada é rejeitada, justamente pela análise dos fatores citados anteriormente, como a impossibilidade construtiva de um equipamento devido as suas dimensões serem maiores que o local onde será instalado, ou até mesmo fatores estéticos podem levar ao descarte de uma solução. As soluções que passarem por esses critérios iniciais, avançam para serem analisadas na próxima fase.
Analisar as soluções propostas, implica em avaliar se as mesmas atendem a todas as limitações e se atenderem, se há alguma forma de otimizar o processo para atender melhor à necessidade. Nesta etapa, são revistos os modelos de cálculos utilizados, os materiais propostos para fabricação, entre outros pontos característicos do projeto. A etapa de avaliação define a solução da necessidade que deverá ser implementada. O fluxograma abaixo, proposto por Shingley em 1986, demonstra as etapas dos processos de um projeto. Pode-se notar que havendo a necessidade, há a possibilidade de retorno a qualquer uma das fases anteriores do projeto, de qualquer ponto do processo de análise do projeto. Quanto mais criterioso for o projetista em cada etapa, menor será a chance de se retroceder em uma etapa do projeto.



A definição e elaboração de um projeto não é tarefa fácil e exige conhecimento multidisciplinar do projetista. Focando-se porém na parte técnica da elaboração de um projeto mecânico, pode-se dividi-lo em três etapas: análise de cargas e solicitações, prevenção e estimativa de vida útil, e projeto dos elementos mecânicos.
As solicitações podem ser divididas em estáticas e dinâmicas. Considera-se carregamento estático aquele que a carga é imóvel e que não varia durante todo o tempo de análise. Também pode ser considerado carregamento estático aquele que a carga varia de forma muito lenta durante o período analisado ou que a variação da carga seja muito pequena. Quando há movimentação das cargas ou seus valores variem com o tempo, o carregamento se torna dinâmico. A definição do tipo de carregamento é importe, pois a partir das cargas solicitadas no projeto, é que são definidas as propriedades necessárias aos materiais construtivos e somente então estes são selecionados com base nas propriedades desejadas. Com o matérial e as solicitações definidas, entra-se então na fase de dimensionamento dos componentes, nesta parte se descreve todos os esforços internos e externos, tensões e deformações que os componentes sofrerão.
Após a análise das solicitações, entra-se na etapa de análise de vida útil e prevenção de falha do projeto. Da mesma forma que as cargas foram classificadas entre estática e dinâmica, a análise de falha segue o mesmo padrão, aplicando a cada tipo de carregamento uma análise diferente de acordo com a natureza de sua solicitação.
A prevenção de falhas de carregamentos estáticos pode ser dividida de acordo com o material utilizado no projeto. Para materiais frágeis, utilizam-se os critérios de falha da tensão norma máxima e a teoria de Mohr para materiais frágeis. Enquanto, para materiais dúcteis, utilizam-se as teorias da tensão máxima de cisalhamento, conhecida também como critério de Tresca e a teoria da energia de distorção para materiais dúcteis.
Esses modelos e teorias relacionam as tensões sofridas pelos componentes do projeto com as propriedades dos materiais utilizados, como: tensão limite de escoamento, tensão máxima de resistência, tensão de cisalhamento máxima, tensões principais, estado plano de tensões, entre outros. Muitas vezes a aplicação de um critério mais conservador ou menos conservador não irá trazer grandes alterações na análise de um projeto. Porém, deve-se ficar atento para o uso equivocado de um critério de falha em relação ao tipo de material analisado, dúctil ou frágil. Não se pode utilizar critérios de falha para materiais dúcteis em materiais frágeis e vice-versa.
Para a análise de falha de carregamento dinâmico, foca-se na análise de fadiga e por sua vez na análise de propagação de trincas devido a esforços cíclicos. Por causa dos esforços repetitivos, o material, seja ele dúctil ou frágil, muitas vezes vem a falhar muito antes do previsto. Logo a vida útil do componente pode ser estimada pelos critérios de falha e fadiga do material.
Em posse das análises de solicitações e de falhas, é possível então o projeto em si dos elementos mecânicos. Nesta etapa os padrões e dimensões de todos os componentes são determinados, assim como o tipo de montagem e processos construtivos, finalizando então a elaboração do projeto.


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