TERMODINAMICA CALDEIRA

...

Cada tutor das disciplinas deste período nos ajuda de uma forma diferente, onde sua matéria se enquadra. Este projeto tem total apoio do corpo docente e foi também escolhido por nós acadêmicos, como um meio de assimilar a teoria com a prática.

3.CRONOGRAMA

- Dimensionar a peça a ser cisalhada > 22/03

- Substituir peso por uma máquina termodinâmica (este artigo)> 30/03

- Substituir peso por um motor elétrico (artigo eletrotécnica)> 04/04

- Dimensionar polias e bases para a máquina> 12/04

- Pré-apresentação> 16/06

- Apresentação e entrega do protótipo> 27/06

- Artigo Final> 27/06

4.RESULTADOS POR ORDEM CRONOLÓGICA

Proposta apresentada à turma, diferente do convencional, aguçou os sentidos dos alunos a abraçar com mais veemência este projeto. A grande jogada deste foi propor um projeto que abraça praticamente todas disciplinas deste período e lecionadas até aqui, objetivando dois grandes pontos produtivos; O aprendizado dos alunos aliado com desenvolvimento prático dos mesmos. O tema do projeto é criar uma máquina de cisalhamento em materiais partindo do zero, usando neste caso principalmente os princípios da termodinâmica, como uma máquina termodinâmica, em vez de pesos e gravidade.

Dado início o projeto, o primeiro passo foi escolher o material utilizado para ser cisalhado e como seria sua forma. Estudamos diversos tipos de cisalhamento para colocarmos em pauta no grupo, para então escolhermos o mais adequado para este projeto tanto em custo quanto em usabilidade. Escolhido então o material a ser cisalhado, sua forma geométrica e também como a máquina funcionaria com impulso termodinâmico, o último passo então fora o dimensionamento do ponto de partida que é nossa caldeira, passando pelo dimensionamento também das polias e por final do ponto de prova a ser cisalhado.

O material escolhido para o cisalhamento foi uma das ligas de alumínio pois seu módulo de elasticidade é baixo comparado a outros metais comerciáveis, e portanto ele tem uma menor tensão de escoamento tanto para tração como cisalhamento e não é um material muito dúctil o que atrapalharia de fato.

Propriedades dos Materiais Utilizados em Engenharia [1]

Materiais

Densidade

(mg/m³)

Módulo de elasticidade

Tensão de escoamento (MPa)

Tensão última (MPa)

Alongamento

% em corpo de

prova de 50mm

Coeficiente

de Poisson

coeficiente de

expansão termica

x10-6

E (GPa)

transversal

G (GPa)

tração

compressão

cisalhamento

tração

compressão

cisalhamento

Ligas de Aluminio

2014-T6

2,79

73,1

27

414

414

172

469

469

290

10

0,35

23

6061-T6

2,71

68,9

26

255

255

131

290

290

186

12

0,35

24

O próximo passo foi escolher o tipo de cisalhamento adequado desta máquina, e escolhemos por votação o cisalhamento por guilhotina[2], simples porém muito eficaz o que diminuiria consideravelmente os custos e seria de simples manutenção se for eventualmente colocada em produção seriada. [pic 3]

Escolhido então o modo cisalhante, teríamos que dimensionar o objeto a ser cisalhado, ou partir do modo reverso, que é dimensionar a máquina e sua pressão em vapor para cisalhar o objeto, que podia já ser comprado pronto, confeccionado. Saímos em campo para procurar e obtivemos rebites comuns padronizados de liga de alumínio, como foi descrito acima, o lugar que nos forneceu estes rebites disseram que a especificação da liga é a 6061-T6 [1], “6061 is a precipitation-hardened aluminium alloy, containing magnesium and silicon as its major alloying elements. Originally called "Alloy 61S", it was developed in 1935. It has good mechanical properties and exhibits good weldability. It is one of the most common alloys of aluminium for general-purpose use.” Basicamente o liga 6061 é uma liga de alumínio composta em sua maioria por Alumínio (95.85–98.56%), Silício (0.8%) e Magnésio(1.2%)[1] além de outros materiais em menor porcentagem. A variante T6 é a denominação para esta liga já temperada.

O rebite então desta liga de alumínio 6061 tem dimensão de 2mm de diâmetro ou bitola do lado que vai ser cisalhado.

[pic 4]

A parte do rebite que iremos usar é somente a “alma” do mesmo, ou descrito na figura acima como L, onde temos certeza