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Métodos para resolução de problemas em engenharia, especificamente sobre o cálculo do coeficiente de arrasto de um veículo e a determinação da temperatura de enrolamentos de um motor de indução. O texto inclui informações teóricas e experimentais, além de equações e exemplos.
Tipologia: Esquemas
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Não perca as partes importantes!
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-rio-grandense
Departamento de Ensino de Graduação e Pós-graduação
Curso Superior de Engenharia Elétrica
Disciplina de Projeto Integrador II
O presente trabalho representa os métodos
utilizados para a resolução de problemas em
engenharia, bem como os tipos de experimentos,
para a disciplina de Projeto Integrador II, do
Curso de Engenharia Elétrica, do Instituto
Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-
rio-grandense, do Campus Pelotas.
Assim, pressupondo a necessidade de se calcular o coeficiente de arrasto de um
veículo recém projetado, necessita-se, primeiramente, encontrar a Força de arrasto
presente. Após, é necessário encontrar a densidade de massa desse, que se dá pela razão
entre a massa e o volume. O próximo passo, é encontrar a velocidade e a área de
referência. Com isso, aplica-se na equação supracitada para encontrar o coeficiente de
arrasto (Cd) do veículo recém projetado.
É importante mencionar que, em uma abordagem experimental, a área de
referência é apenas a área que entra em contato com o fluído (ar), podendo resultar em
coeficientes diferentes, dependendo das entradas de ar no automóvel, como pode ser
verificado na figura 1. Para isso, é necessário o estudo no túnel de vento, que visa verificar
como as correntes de ar incide sobre as variadas superfícies.
Figura 1. Coeficiente de arrasto em um automóvel. RENN. E GILHAUS, 1986.
Sabe-se que um motor de indução tem duas partes principais: Rotor e Estator. O
Rotor é fixo à um eixo e é responsável pela rotatividade do motor, o que realiza o
movimento. Já o estator é a parte em que por meio de bobinas fixas gera o campo
magnético que induzirá o movimento circular do rotor em seu eixo. Dada à carga em que
o motor é submetido, é importante saber a que temperatura se encontra seus enrolamentos
presentes no estator em seu regime permanente.
Sugere-se que se determine a temperatura de um enrolamento de motor de indução
através da variação de sua resistência, na qual é função da temperatura em que o condutor
se encontra. Baseado na equação de coeficiente de temperatura de um material,
rearranjando termos chega-se na seguinte equação:
0
0
0
Onde α é o coeficiente de temperatura do condutor, T 0
a temperatura em que o
condutor se encontra na medição inicial, geralmente ambiente, R(T 0
) a resistência medida
inicialmente e R(T) a resistência medida no instante em que se quer descobrir a
temperatura.
A vida média (rendimento) de um toner é uma estimativa de quantas páginas
poderão ser impressas, levando em conta a porcentagem de cobertura de cada página,
baseando-se em folhas no tamanho A4. Isso significa que a variável mais importante para
essa estimativa é a porcentagem de cobertura de cada página. Com isso, a partir de
experimentação prévia, sabe-se que a vida média de um toner para impressões de folha
A4 com 5% de cobertura é de 1000 cópias. Com isso, ao se calcular o rendimento, é feita
a estimativa com base que todas páginas possuem a mesma porcentagem de cobertura.
Entretanto, existem outras variáveis que podem afetar o rendimento. São elas: condições
climáticas, pois a umidade e temperatura podem afetar o rendimento do toner; gramatura
do papel, uma vez que papeis mais grossos costumam exigir mais tinta na impressão,
fazendo com que o rendimento seja menor; e o uso, pois o bom manuseio e os bons
cuidados são necessários para um maior rendimento.
Assim, supondo que fosse necessário calcular a vida útil para um toner, supondo
condições climáticas perfeitas e gramatura do papel fina, faz-se necessário o cálculo da
variável mais importante, que é a cobertura da página. Supondo, por exemplo, que todas
as impressões a serem feitas possuem uma porcentagem de cobertura de 10% e são em
folhas A4, a vida útil do toner seria de 500 cópias. Ou seja, poderiam ser realizadas apenas
500 impressões.
Além dos métodos para resolução de problemas supracitados, faz-se necessário o
entendimento dos tipos de experimentos a serem realizados na engenharia. A seguir, serão
apresentados três experimentos.
Para o melhoramento de um produto, são necessárias as seguintes etapas:
materiais e humanos.
confiabilidade e nenhuma possibilidade de plágio, explicando apenas o suficiente para o
público entender o que ele faz e para que serve sem revelar muitos detalhes.
serviço/produto apresentado.
pensa sobre os produtos da concorrência, neste passo é importante notar oportunidades
de diferenciar o produto que está oferecendo dos demais já existentes.
de fornecedores.
Para a implementação de um processo ou comercialização de um produto, os
mesmos devem passar pela última fase do desenvolvimento que é o Teste de Aceitação.
Esse teste realiza a verificação do projeto se o mesmo apresenta resultados previstos e
desejados no seu planejamento. Existem três tipos de teste de aceitação: Teste de
Aceitação Formal, Teste Alfa e Teste Beta.
O Teste de Aceitação Formal, dentre os três tipos, é o mais rigoroso e organizado.
Engloba todo o tipo de detalhe e possui um monitoramento rigoroso onde cada resultado
é levado em consideração e se não for o esperado é imediatamente reportado à fase de
desenvolvimento para que seja corrigido. Este tipo de teste utiliza ferramentas de alta
tecnologia e caso seja necessário o uso sensorial humano é realizado por profissionais
altamente capacitados.
O Teste Alfa há um rigor menor em comparação ao Teste Formal. Nele o usuário
também participa da testagem, porém com um roteiro definido. Sendo um teste menos
rigoroso, por muitas vezes alguns casos específicos não são testados, sem utilização de
equipamentos que apontam dados mais profundos. A análise subjetiva neste tipo de teste
ganha bastante importância, visto que alguns defeitos ou resultados indesejados não
afetam a finalidade do produto/sistema.
O Teste Beta, dentre todos os tipos de teste, é o menos rigoroso. Nele, quem decide
a metodologia de testagem é o próprio usuário final. É interessante essa metodologia de
testagem para se ter uma ideia de que recursos do projeto serão realmente utilizados,
muitas vezes economizando componentes e serviços projetados na hora do lançamento
do produto, pois alguns não terão muita utilidade. Sem um roteiro especificado, o testator
beta explora o projeto de forma a utilizar os recursos que lhe convém.
O trabalho realizado foi muito importante para o entendimento dos métodos
necessários para a resolução de problemas na engenharia, bem como os tipos de
experimentos a serem realizados, uma vez que o engenheiro deve conhecer todas as
formas de se resolver um problema na vida profissional e acadêmica.
