Seminario selecao materiais - windsurfe

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Mastro de prancha de 
windsurfe
Gabriela Nunes - 201421198
Marcus Bruno Fernandes Silva - 201421265 
GNE330 – Corrosão e Seleção de Materiais
07 de agosto de 2017
Colocação do problema 
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Fonte: Dias, Katryn. Windsurfe não vai mais sair do programa olímpico. 2012. Disponível em: 
<http://www.memoriadosjogos.com.br/noticias/windsurfe-nao-vai-mais-sair-do-programa-olimpico
>. Acesso em agosto 2017
Windsurfe
“Surfe a vela”
prancha de windsurfe: Componentes básicos
3Fonte: Shackelford, 2008
prancha de windsurfe: Componentes básicos
● Rigidez: controla a forma da vela
● Giro: controla a resposta da embarcação 
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Mastro Influência na aerodinâmica 
 
Fonte: Mastros novos e usados
Disponível em: http://upwind.com.br.
Acesso em agosto 2017
identificação dos itens do projeto
● International Mast Check System (IMCS) RIGIDEZ
Sendo L o comprimento do mastro e a deflexão resultante.
 
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Equação 1
identificação dos itens do projeto
● O mastro é um cilindro oco LEVEZA
Sendo A a área da seção transversal e a massa específica 
do material.
 
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Equação 2
identificação dos itens do projeto
● fator de forma tubo com parede fina
Sendo t a espessura e r o raio do mastro.
 
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Equação 3
tradução
1. FUNÇÃO
O mastro é um componente da prancha que influencia na 
aerodinâmica e sustenta a vela, moldando-a. Esse conjunto é 
responsável por utilizar a força do vento para deslocamento 
e controle da direção de navegação.
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tradução
2. RESTRIÇÕES
● Rigidez: é especificada através do Número IMCS definido 
anteriormente e depende das características da navegação;
● Diâmetro externo: deve ser limitado a um tamanho tal que 
não influencie negativamente na aerodinâmica da prancha.
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r ≤ rmáx
tradução
3. OBJETIVO
Para o projeto do mastro, a massa deve ser minimizada, com 
intenção de aumentar a estabilidade do conjunto.
 MASSA
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tradução
4. VARIÁVEIS LIVRES
- Tipo de material 
- Espessura do mastro 
- Comprimento do mastro 
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triagem
● MATERIAIS DESCARTADOS
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Densidades
Resistência a corrosão
Rigidez
Fragilidade
Resistência mecânica
Flexibilidade
CERÂMICOS
POLÍMEROS
METAIS
triagem
● MATERIAIS SOBREVIVENTES
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COMPÓSITOS
- Polímero Reforçado com Fibra de Vidro (GFRP)
- Polímero Reforçado com Fibra de Carbono (CFRP)
MADEIRA Madeira de Abeto
METAL Alumínio
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classificação
● Análise da mecânica do tubo com parede fina (SHACKELFORD, 
2008)
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massa se relaciona ao fator de forma e ao módulo de elasticidade
Equação 4
classificação
● A partir da equação 4 pode ser definido um índice de 
desempenho, uma vez que é desejável minimizar a massa:
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Equação 5
classificação
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● Considerando um número de IMCS médio de 26 e um raio 
máximo de 20 mm, tem-se da equação 5 os seguintes valores 
para os materiais sobreviventes:
Material Fator de forma M 
(GPa ½ / [x10⁶ g/m³])
Massa (kg)
CFRP 14,3 22,9 2,0
Madeira (abeto) 1,7 9,0 5,0
Alumínio 8,0 8,5 5,3
GFRP 4,3 6,2 7,3
Fonte: Fiber Glass Rebar
Disponível em: http://fiberglassrebar.com/.
Acesso em agosto 2017
DOCUMENTAÇÃO
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● Polímero Reforçado com Fibra de Vidro (GFRP)
○ Compósito: 
- Fibras de reforço
- Matriz polimérica
○ Vantagens:
- Alto desempenho mecânico
- Durabilidade
- Baixo peso
DOCUMENTAÇÃO
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● Polímero Reforçado com Fibra de Carbono (CFRP)
○ Alta resistência
○ Alta proporção resistência-peso
○ Excelente resistência à corrosão
e fatores ambientais
Fonte: STELLA & VIEGAS MUNIZ
Disponível em: http://stellaviegas.com.br/cfrp-componentes
Acesso em agosto 2017
Fonte: Alibaba - global trade starts here.
DOCUMENTAÇÃO
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● Madeira de abeto
○ Responde bem ao corte e modelagem: 
facilmente trabalhada
○ Abeto Sitka possui bom desempenho 
quando dobrado e ótima relação 
resistência peso
○ Para sua utilização, talvez seja 
necessário uma pintura ou outro 
tipo de tratamento de superfície
Fonte: Aço Alumínio
Disponível em: http://www.acoaluminio.com.br/.
Acesso em agosto 2017
DOCUMENTAÇÃO
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● Alumínio
○ Abundante: economicamente viável
○ Leve e macio
○ Maleável e dúctil: fácil de ser 
trabalhado
○ É um metal com significativa 
resistência à corrosão 
VARIÁVEIS LOCAIS
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● Durante o planejamento, a experiência do engenheiro 
pode ter grande influência na escolha do material.
● Uma vez que se trata de um esporte olímpico em que é 
exigido ótimas condições de desempenho, não foi 
considerada uma verba limite para a seleção.
ESCOLHA E LAUDO FINAL
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Polímero Reforçado com Fibra de Carbono 
(CFRP)
● Motivo: Alto índice de mérito em comparação com os outros
Apesar de ser um material caro, esse projeto diz respeito a 
um equipamento essencial na prática de um esporte olímpico. 
Sendo assim, muitas vezes os atletas são patrocinados por 
grandes marcas, que preferem investir em produtos de alto 
desempenho.
Referências bibliográficas 
● SHACKELFORD, J. F. Ciência dos materiais. 6. ed. São Paulo: 
Pearson, 2008.
● ASHBY, M. F.; SHERCLIFF, Hugh; CEBON, David. Materiais: 
engenharia, ciência, processamento e projeto. Rio de Janeiro, 
RJ: Elsevier, c2012. xx, 650 p.
● Laurino, Cristiano Frota de Souza. Windsurf. In: Lesões nos 
Esportes, ed 1. Revinter, 2003. cap. 67.
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 obrigado!
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