CENTRO UNIVERSITARIO - UNISATC

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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNISATC Plano de Aula Aprendizagem Baseada em Projetos CURSO: Engenharia Mecânica CARGA HORÁRIA: 70 horas engenharia DISCIPLINA: Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos UNISATO mecânica PERÍODO: 2025-1 PROFESSOR: Richard de Medeiros Castro PBL (Project Based Learning) - Projetos de Sistemas Hidráulicos de Potência DESAFIO Validação dos Cálculos Analíticos por Simulação Computacional Atualmente a modelagem e simulação computacional tornou-se uma das principais ferramentas para validação de projetos que são empregados em diversas áreas da engenharia mecânica, tais como, sistemas hidráulicos e pneumáticos, área térmica e fluidodinâmica, materiais, vibrações e acústica, entre outras. O uso dessa tecnologia tornou-se importante para o desenvolvimento de novos projetos, sobretudo na área de sistemas hidráulicos, assim como, melhorias em outros já existentes. A fim de pré-validar os cálculos analíticos obtidos a partir dos dados de entrada, é necessário realizar um procedimento de modelagem e simulação por meio de um software específico da área. Descrição do funcionamento da máquina A linha 1 indica as condições de acionamento do motor elétrico, como também o tempo do ciclo de trabalho dos cilindros. A linha 2 refere-se ao movimento do cilindro prensa - chapas 14 e as respectivas ligações nas válvulas SK1 (linha 3) e SK2 (linha 4) correspondentes às chaves fim- de-curso acionadas. A linha 5 refere-se ao movimento do cilindro puncionador 15 e as respectivas ligações na válvula SK3 (linha 6) correspondentes às chaves fim-se-curso acionadas. As ligações acima mencionadas ocorrem durante o deslocamento dos cilindros 14 e 15, ou seja, serão atuadas em função do tempo, completando o ciclo em 8 segundos. F.C. Fim de curso 4 5 Bs 15 14 Motor elétrico 3 2 1 liga 1- desliga 1 10 curso F.C. F.C.2 11 9 Cilindro prensa sk2 2- chapas 2 M de 14 retorno 5 7 a 6 direcional 3 4 W 4/3 3 (SK 1) a sk b b sk3 a b a 4 13 4/2 (SK 2) 3 F.C. Cilindro 2 punciona dor F.C. 5 5 12 15 retorno M Válvula a direcional 4/3 SK 3 b Diagrama de movimentação dos cilindros em função do sistema Partida elétrico (Diagrama de Passos). 1 Figura 1: Diagrama de movimentação dos atuadores utilizados em uma puncionadeira de chapas. e porDado de entrada: A chapa para ser puncionada deve ser fixada com uma força mínima de 26 kN, tendo um curso disponível do atuador de 200 mm. A velocidade deve acontecer com 100 mm/s e finalizar com 50 mm/s, após o acionamento da chave fim de curso 2. Para realizar a furação das chapas, o sistema de acionamento deverá disponibilizar uma pressão mínima de 90 bar, o que provocará uma força mínima de 70 kN no cilindro de puncionamento, exigido para o corte de chamas metálicas. A velocidade média desse atuador deverá ser feita em 100 mm/s. Considere as perdas de carga de tubulações e válvulas para o correto dimensionamento. Os comprimentos e diâmetros de tubulações devem ser indicados por você a partir do projeto do equipamento, ou seja, pelas distâncias máximas que cada componente esteja do cilindro, bem como de válvulas e acessórios. Sobre a modelagem: Lembre-se que a modelagem não necessariamente é a representação fiel do circuito exposto na figura, mas sua interpretação é fundamental para elaborar um bom modelo, para que os resultados sejam coerentes. DESAFIOS Com base nos dados de entrada, determine os itens abaixo a partir da interpretação de funcionamento do circuito hidráulico fornecido: a) Apresente um esquemático (2D ou 3D) do dispositivo, representando as distâncias dos componentes do circuito; b) Os diâmetros comerciais dos atuadores de prensa chapas e de puncionamento, a partir dos resultados obtidos pelos cálculos analíticos. c) A potência de acionamento usando apenas a bomba para suprir a potência hidráulica, bem como a seleção dos componentes do sistema de acionamento. d) Seleção dos principais componentes hidráulicos (bomba hidráulica, válvula direcional e atuador, com base nos dados de entrada, ...). Realizar o procedimento de consulta em catálogos de fabricantes. Essa fase é importantíssima para que a atividade possa ser interativa. Justificar através das curvas de operação, a seleção dos principais componentes citados. e) A simulação dinâmica do sistema hidráulico a partir de algum software de simulação de sistemas hidráulicos, e a validando os cálculos obtidos. f) Entrega do artigo sobre o tema: "Uso da Simulação Computacional Aplicado a Sistemas Hidráulicos de Potência"; aplicações na área acadêmica, benefícios ao futuro engenheiro, uso industrial, benefícios ao projetista Máximo 6 páginas em coluna dupla. Atividade interdisciplinar com a (s) disciplinas (s): Essa atividade será realizada com os acadêmicos do oitavo semestre do curso de Engenharia Mecânica, na disciplina de Sistemas Hidráulicos e projeto não será realizado forma interdisciplinar, no entanto, poderá ocorrer a troca de experiências entre acadêmicos, a fim de de proporcionar uma melhoria na solução do problema que é de caráter multidisciplinar. Conhecimentos prévios: Fundamentos dos Sistemas Hidráulicos de Potência. para a realização do projeto, que são: Projetos mecânicos, Mecânica dos Fluidos, bem disciplinas como, Neste semestre em particular, os alunos necessitam do conhecimento de seis principais Objetivos de aprendizagem: Geral: realizar a validação dos cálculos analíticos de um circuito a partir simulação computacional, utilizando um software específico da área. Os cálculos serão realizados de uma de acordo com as principiais equações empregadas nesse conteúdo específico, e posteriormente serão selecionados de maneira prática os principais componentes do Específicos: desenvolver a aplicabilidade dos conceitos básicos de projetos dos fluidos, sistemas hidráulicos e pneumáticos; proporcionar experiencias técnicas e mecânica no desenvolvimento de projetos termofluidos, utilizando métodos de cálculos e softwares profissionais como ferramentas auxiliadoras na área de engenharia de projetos.