APS-GELADEIRA (Revisado)

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UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA – CAMPUS VARGAS
ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA
“Cálculo de estruturas – Programação Python”
Felipe Augusto da Cruz Carvalho	N800BG-0
Daniel Felipe Claudino Bezerra	C86984-8
Luiz Henrique Neres Borges		N782DF-9
Geovane Aparecido Alves		C8428A-7
Otavio Nanzer				N796EC-2
Arthur Oliveira				C866DF-0
Paulo Henrique Escobar		C823AA-8
Ribeirão Preto
2019
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS
“Cálculo de estruturas – Programação Python”
Trabalho de pesquisa e desenvolvimento de um programa em linguagem python , capaz de resolver cálculos de estruturas em uma viga engastada, apresentada na Universidade Paulista Campus Vargas como exigência parcial para aprovação no 8° semestre do Curso de Engenharia Mecânica.
Orientador: Gustavo Lahr
Ribeirão Preto
2019
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS
“Cálculo de estruturas – Programação Python”
Trabalho de pesquisa e desenvolvimento de um programa em linguagem python , capaz de resolver cálculos de estruturas em uma viga engastada, apresentada na Universidade Paulista Campus Vargas como exigência parcial para aprovação no 8° semestre do Curso de Engenharia Mecânica.
Orientador: Gustavo Lahr
Aprovado em ___/___/____
COMPONENTES DO GRUPO
N800BG-0	Felipe Augusto da Cruz Carvalho	
C86984-8	Daniel Felipe Claudino Bezerra	
N782DF-9	Luiz Henrique Neres Borges		
N796EC-2	Otavio Nanzer
C8428A-7	Geovane Aparecido Alves		
C866DF-0	Arthur Oliveira
C823AA-8	Paulo Henrique Escobar
“A gravidade explica os movimentos dos planetas, mas não pode explicar quem colocou os planetas em movimento. Deus governa todas as coisas e sabe tudo que é ou que pode ser feito. ”
									(Isaac Newton)
RESUMO
O trabalho aqui apresentado tem como objetivo, apresentar à pesquisa, o planejamento e a programação de um programa em linguagem python , capaz de resolver cálculos de estruturas em uma viga engastada. Este relatório tem como predominante proposta apresentar o passo a passo de como foi criado o programa, mostrar os cálculos utilizados e o código de programação. Todo o trabalho, tanto quanto os cálculos , o programa, quanto a parte escrita estão de acordo com as normas disponibilizadas pela coordenação do curso de engenharia da universidade paulista do campus Vargas.
Palavras–chave: Python, Programação, Unip, Engenharia, Estruturas.
SUMMARY
The work presented here aims to present to the research, the planning and the programming of a program in python language, capable of solving structural calculations in a set beam. The main purpose of this report is to present the step by step how the program was created, the calculations used and the programming code. All the work, as well as the calculations, the program, and the written part are in accordance with the norms made available by the coordination of the engineering course of the Paulista University of Vargas campus.
Keywords: Python, Programming, Unip, Engineering, Structures.
Índice de ilustrações
Figura 1: Corte do EVA	16
Figura 2: Colagem do papel alumínio na caixa	16
Figura 3: Caixa com o Revestimento completo.	17
Figura 4: Placa de compensado com pastilha peltier	17
Figura 5: Sistema de refrigeração da parte fria	18
Figura 6: Sistema de refrigeração completo	18
Figura 7: Caixa cortada	19
Figura 8: Caixa com conjunto de refrigeração fixado	19
Figura 9 : Protótipo com interligações elétricas finalizadas	20
Figura 19: Tabela de materiais utilizados	21
Figura 20: Tabela de ferramentas utilizadas	21
Figura 21: Tabela de preços	22
Sumário
1-INTRODUÇÃO	9
1.1-Pastilha de Peltier	12
2-OBJETIVO	14
3-METODOLOGIA	15
4-ETAPAS E CRIAÇÃO DA GELADEIRA	16
2°Passo: Montagem do conjunto pastilha/dissipador/cooler	17
3°Passo: Corte de caixa e fixação do conjunto.	18
4° passo: Ligações Elétricas	19
5°Passo: Finalização do protótipo.	20
5. MATERIAIS E FERRAMENTAS UTILIZADAS	20
5. CUSTOS DO PROJETO	22
6. APRESENTAÇÃO	23
CONCLUSÃO	24
REFERERENCIAS BIBLIOGRAFICAS	25
1-INTRODUÇÃO
Python é uma linguagem de programação criada por Guido van Rossum em 1991. Os objetivos do projeto da linguagem eram: produtividade e legibilidade. Em outras palavras, Python é uma linguagem que foi criada para produzir código bom e fácil de manter de maneira rápida.
Além disso, Python suporta múltiplos paradigmas de programação. A programação procedimental pode ser usada para programas simples e rápidos, mas estruturas de dados complexas, como tuplas, listas e dicionários, estão disponíveis para facilitar o desenvolvimento de algoritmos complexos. Grandes projetos podem ser feitos usando técnicas de orientação a objetos, que é completamente suportada em Python (inclusive sobrecarga de operadores e herança múltipla). Um suporte modesto para programação funcional existe, o que torna a linguagem extremamente expressiva: é fácil fazer muita coisa com poucas linhas de comando. E também possui inúmeras capacidades de meta-programação: técnicas simples para alterar o comportamento de comportamentos da linguagem, permitindo a criação de linguagens de domínio específico.
Python tem uma biblioteca padrão imensa, que contém classes, métodos e funções para realizar essencialmente qualquer tarefa, desde acesso a bancos de dados a interfaces gráficas com o usuário. E, logicamente, já que esse é o objetivo deste grupo, existem muitas ferramentas para lidar com dados científicos. Essa característica da linguagem é comumente chamado baterias inclusas, significando que tudo que você precisa para rodar um programa está — na maior parte das vezes — presente na instalação básica.
Por fim, e não menos importante, Python é uma linguagem livre e multiplataforma. Isso significa que os programas escritos em uma plataforma serão executados sem nenhum problema na maioria das plataformas existentes sem nenhuma modificação. E, caso a plataforma objetivo não tenha uma versão de Python, desenvolvedores têm a liberdade de estudar e modificar o código da linguagem para fazer com que ela rode onde quer que seja.
1.1-Calculo de estruturas
A teoria do calculo estrutural baseia-se no conhecimento físico e empírico das propriedades estruturais de diferentes materiais e geometrias. O projeto de calculo estrutural usa uma série de elementos estruturais relativamente simples para construir um complexo sistema estrutural . Os engenheiros estruturais é os que são responsáveis por fazer uso criativo e eficiente de fundos, elementos estruturais e materiais para alcançar esses objetivos. O objetivo do projeto de uma estrutura é permitir que a mesma atenda à sua função primária sem entrar em colapso e sem deformar ou vibrar excessivamente. Dentro destes limites, os quais são precisamente definidos pelas normas técnicas, o engenheiro estrutural almeja o melhor uso dos materiais disponíveis e o menor custo possível de construção e manutenção da estrutura.
Resumidamente, as principais etapas do projeto estrutural são a criação do esquema estrutural, a definição das cargas ou forças que atuam na estrutura, o cálculo dos esforços e deformações, o dimensionamento das peças estruturais, e finalmente o detalhamento do projeto para execução.
2-OBJETIVO
O objetivo do trabalho foi realizar a programação de um programa em linguagem python , capaz de fazer um cálculo estrutural de uma viga engastadas de acordo com um conjunto de regras, e medidas pré-estabelecidas pelo órgão julgador da disciplina. A programa passará por uma analise e teste no qual devera ser capaz de resolver um exercício de viga engastada estabelecido pelo professor orientador. Esse trabalho tem como finalidade relacionar a Ciência e a tecnologia com o cotidiano dos alunos. Visa aplicar os conhecimentos adquiridos à cerca dos princípios de EMI e Calculos estruturais. 
3-METODOLOGIA
O planejamento e construção dos códigos para o programa foram feitos de acordo com as regras e normas apresentadas na orientação da atividade pratica supervisionada (APS) disponibilizados pela coordenaçãodo curso. Ainda mais, as demais orientações sobre o dimensionamento da viga e suas forças, critérios de avaliação, trabalho escrito, postagem do trabalho no portal.
De modo que as normas do trabalho sejam respeitadas, o programa deverá ser capaz de resolver o exercício estabelecido sem nenhum problema.
Buscamos fazer o trabalho de maneira mais fácil possível, então decidimos primeiramente resolver o exercício em uma folha, para só depois começarmos a programação.
4-ETAPAS E CRIAÇÃO DA GELADEIRA
Após uma discutição em grupo optamos a fazer o protótipo com uma caixa de isopor de 5 litros, na qual utilizamos papel alumínio e EVA como isolante, uma pastilha peltier, dos dissipadores de calor e dois coolers.
1°Passo: Revestimento da caixa.
Buscamos utilizar materiais reciclados porem que descem certa firmeza ao protótipo. Revestimos toda a superfície da caixa (exceto na parte superior), com papel alumínio e EVA de 1 cm de espessura, de modo que servisse como isolante térmico da geladeira, dificultando mais ainda que o calor do ambiente atrapalhasse o rendimento do protótipo. Utilizamos Cola quente para a fixação do papel alumínio e do EVA, de modo que ficasse bem colado e também dessa uma certa firmeza à estrutura do protótipo.
Figura 1: Corte do EVA
Figura 2: Colagem do papel alumínio na caixa
Figura 3: Caixa com o Revestimento completo.
2°Passo: Montagem do conjunto pastilha/dissipador/cooler
Após a termos concluído o revestimento da caixa resolvermos crias o conjunto de refrigeração da geladeira. Neste conjunto estaria presente 1 pastilha peltier , 2 dissipadores de calor , 2 collers e uma placa de compensado. Cortamos a placa de compensado de forma que ficasse do tamanho exato para a fixação de todas as peças do conjunto, fizemos um recorte de maneira que a pastilha encaixasse sem folga alguma, impedindo assim que o calor dos dissipadores entre si atrapalha-se no rendimento do protótipo. Cortamos também 4 pedaços de madeira para fixarmos os collers nos dissipadores de modo que a placa ficasse bem prensado entre os dois dissipadores.
Figura 4: Placa de compensado com pastilha peltier
Figura 5: Sistema de refrigeração da parte fria
Figura 6: Sistema de refrigeração completo
3°Passo: Corte de caixa e fixação do conjunto.
 Com um estilete recortamos a parte superior da caixa, de modo que a parte fria do conjunto ficasse dentro do isopor e também entrasse bem justo, para dificultar a perca de calor para a parte externa do protótipo. Com cola quente fizemos um reforço nas bordas da placa de compensado, para dificultar mais ainda o vazamento do ar.
Figura 7: Caixa cortada
Figura 8: Caixa com conjunto de refrigeração fixado
4° passo: Ligações Elétricas
Após a montagem de toda o conjunto de refrigeração, partimos para fazer as interligações elétricas de todos os componentes da geladeira (Pastilha, coolers e fonte). Fizemos também a instalação e posicionamento do sensor de temperatura no interior da geladeira.
Figura 9 : Protótipo com interligações elétricas finalizadas
5°Passo: Finalização do protótipo.
Depois de dois dias trabalhando na produção ele foi finalizado, assim então partimos para os primeiros testes.
Teste
Fizemos o primeiro teste no protótipo , e o mesmo ficou ligado cerca de 60minutos.Logo após verificamos o termômetro e notamos que o projeto havia apresentado a temperatura interna de 14°C.Fizemos mais alguns ajustes na vedação e isolamento térmico e em um próximo teste conseguimos alcançar a temperatura de 13°C.
5. MATERIAIS E FERRAMENTAS UTILIZADAS
Segue abaixo a lista contendo os materiais e as ferramentas utilizadas durante o processo de fabricação e montagem do protótipo de Mini Geladeira com Pastilha Peltier:
	MATERIAIS
	PASTILHA PELTIER
	PASTA TERMICA
	FONTE DE ALIMENTAÇÃO 12V
	VENTILADOR COOLER
	DISSIPADORES
	TERMOMETRO DIGITAL
	CAIXA DE ISOPOR 5L
	COMPENSADO DE MADEIRA
	EVA PRETO
	COLA QUENTE
	PARAFUSO PHILIPS
	PARAFUSO GANCHO
	ARAME RECOZIDO
Figura 19: Tabela de materiais utilizados
	FERRAMENTAS
	ALICATE UNIVERSAL
	ALICATE DE BICO
	ALICATE DE CORTE
	TESOURA
	ESTILETE
	TRENA
	LIXADEIRA
	PISTOLA DE COLA QUENTE
	RETIFICA
	FURADEIRA
	BROCA 6MM
	MORSA
	CHAVE PHILIPS
	CHAVE FENDA
Figura 20: Tabela de ferramentas utilizadas
5. CUSTOS DO PROJETO
Sobre os custos do projeto, foi visada no máximo a economia de recursos e materiais desde o início, com intuído de reduzir gastos e desperdícios foi feito um planejamento do que seria usado durante a execução do protótipo. A seguir, segue a relação dos materiais utilizados com suas respectivas unidades e valores.
	QUANTD.
	UNID.
	MATERIAL
	CUSTO UNIT.
	TOTAL
	1
	CJ
	Kit Refrigeração - Peltier + 2 Dissipadores + 2 Cooler + Fonter
	R$ 150,90
	R$ 150,90
	2
	und.
	Dissipador de calor com cobre - Para Pastilha 
	R$ 23,90
	R$ 47,80
	2
	m
	Arame Recozido
	Reciclado
	R$ 0,00
	10
	und.
	Bastão de cola quente-Recarga
	R$ 1,50
	R$ 15,00
	1
	und.
	Termomentro Digital
	R$ 19,00
	R$ 19,00
	1
	und.
	Pasta Termica
	R$ 4,00
	R$ 4,00
	8
	und.
	Parafuso Philips
	R$ 0,50
	R$ 4,00
	4
	und.
	Parafuso Gancho
	R$ 0,30
	R$ 1,20
	1
	und.
	Caixa de Isopor 5L
	R$ 8,00
	R$ 8,00
	1
	m²
	EVA Preto
	R$ 25,00
	R$ 25,00
	
	
	
	
	R$ 274,90
Figura 21: Tabela de preços
6. APRESENTAÇÃO 
A apresentação dos protótipos foi realizada no dia 22 de maio de 2019, no bloco A da Universidade Paulista (campus Vargas), tal exposição consistia em ligar o protótipo durante uma hora, na qual o projeto deveria chegar a temperatura desejada, ou, abaixo, durante essa uma hora, a lata de refrigerante estava dentro da mini geladeira. A atividade prática supervisionada, representada pela Professora Simoni, que avaliou o projeto. Primeiramente, conferiu-se as características construtivas do projeto. Na hora do teste, a supervisora do trabalho, abriu o refrigerante e colocou-o no béquer para a aferição da temperatura. Depois de um certo tempo, constatou-se que o mesmo tinha atingido a temperatura de 18°C.
CONCLUSÃO
Através deste trabalho tivemos uma visão mais ampla do quão difícil e trabalhoso é planejar e construir um protótipo de Mini-Geladeira com Pastilha Peltier. Com os outros integrantes envolvidos nesse projeto também não foi muito diferente a primeira percepção. A partir do lançamento da proposta desta atividade supervisionada, todos nós ficamos empolgados e ansiosos para colocar a mão na massa o quanto antes, imaginando ser uma tarefa extremamente simples ao ponto de ser desempenhada em poucas horas. Quanta ingenuidade de nossa parte. 
No início, a discussão foi voltada para pesquisa de modelos semelhantes que fosse mais fácil de fazer, pela falta de tempo que o grupo tinha, pois, a rotina dos integrantes do grupo não era a mesma. No decorrer do trabalho nos deparamos com vários desafios, os cálculos, pois tendo pouco conhecimento sobre esta etapa ficamos um pouco receosos de que o nosso protótipo não atingisse a temperatura desejada. 
Com base em projetos encontrados na internet e vídeos, realizados por admiradores da área, selecionamos um modelo na qual seria fácil de realizar, e também ficaria com uma boa estética. 
Nos primeiros testes a temperatura não atingiu o esperado, foram horas trabalhadas por um resultado não tão satisfatório. Desmontamos e montamos trocando a posição dos ventiladores, outro teste que melhorou, mas não atingiu a temperatura desejado.
Foram cerca de quatro protótipos que não atingiram a temperatura, o mais perto possível foi 14°C.
No término do projeto percebemos o quão importante é o planejamento para cada etapa do projeto.
Em resumo, a proposta de atividade supervisionada foi de grande valia para nossa formação acadêmica, levando em consideração toda a temática e dinamismo existentes no trabalho apresentado. Apesar dos vários contratempos, tivemos a oportunidade de colocar em prática uma série de conhecimentos ministrados em sala de aula. Além disso, o empenho do grupo durante a realização das pesquisas tornou palpável uma vasta gama de novos conhecimentos envolvendo o mundo da engenharia.REFERERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
FRIGORIGICO: Acessado em 28/05/2019 –
 https://pt.wikipedia.org/wiki/Frigor%C3%ADfico
HISTORIA DA GELADEIRA: Acessado em 28/05/2019 - http://www.geladeirasantigas.com.br/conteudo.asp?idpag=183
Efeito Peltier: Acessado em 28/05/2019 - 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Efeito_Peltier