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AN ´ ALISE DE SISTEMA DESLIZANTE PARA CONVERSOR DE ENERGIA DAS ONDAS Caio Barbosa de Azevedo Torres Projeto de Gradua¸c˜ao apresentado ao Curso de Engenharia Mecˆanica da Escola Polit´ ecnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necess´arios ` aobten¸c˜ ao do ıtulo de Engenheiro. Orientadores: Prof. Armando Carlos de Pina Filho, DSc Prof. Eliab Ricarte Beserra, DSc Rio de Janeiro Maro de 2018

ANALISE DE SISTEMA DESLIZANTE PARA CONVERSOR DE …monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10024840.pdf · Aos meus orientadores Armando Carlos de Pina Filho e Eliab Ricarte

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ANALISE DE SISTEMA DESLIZANTE PARA CONVERSOR DE ENERGIA

DAS ONDAS

Caio Barbosa de Azevedo Torres

Projeto de Graduacao apresentado ao Curso

de Engenharia Mecanica da Escola Politecnica,

Universidade Federal do Rio de Janeiro, como

parte dos requisitos necessarios a obtencao do

tıtulo de Engenheiro.

Orientadores: Prof. Armando Carlos de Pina

Filho, DSc

Prof. Eliab Ricarte Beserra, DSc

Rio de Janeiro

Maro de 2018

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

Departamento de Engenharia Mecnica

DEM/POLI/UFRJ

ANALISE DE SISTEMA DESLIZANTE PARA CONVERSOR DE ENERGIA

DAS ONDAS

Caio Barbosa de Azevedo Torres

PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO

DE ENGENHARIA MECANICA DA ESCOLA POLITECNICA DA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE

DOS REQUISITOS NECESSARIOS PARA A OBTENCAO DO GRAU DE

ENGENHEIRO MECANICO.

Aprovada por:

Prof. Armando Carlos de Pina Filho, DSc,

Prof. Eliab Ricarte Beserra, DSc,

Prof. Fernando Pereira Duda, DSc,

Prof. Ricardo Manfredi Naveiro, DSc,

RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL

MARO DE 2018

Torres, Caio Barbosa de Azevedo

Analise de sistema deslizante para conversor de energia

das ondas/ Caio Barbosa de Azevedo Torres. – Rio de

Janeiro: UFRJ/Escola Politecnica, 2018.

XIII, 58 p.: il.; 29, 7cm.

Orientadores: Prof. Armando Carlos de Pina Filho, DSc

Prof. Eliab Ricarte Beserra, DSc

Projeto de Graduacao – UFRJ/ Escola Politecnica/

Curso de Engenharia Mecanica, 2018.

Referencias Bibliograficas: p. 55 – 57.

1. Energia das ondas. 2. Sistema deslizante. 3.

Simulacao. I. de Pina Filho, DSc, Prof. Armando

Carlos et al.. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro,

UFRJ, Curso de Engenharia Mecanica. III. Analise de

sistema deslizante para conversor de energia das ondas.

iii

In memoriam a minha avo, Mar-

garida, que me ensinou que ne-

nhuma dificuldade e grande de-

mais que nao se possa resolver.

iv

Agradecimentos

A toda a minha grande famılia, em especial aos meus pais Vera e Jorge, e a minha

irma Natalia; por todo amor, suporte e estrutura que me deram. Eu so posso

agredecer a confianca, luta e investimento a que me foi dado. Sao os meus maiores

herois e espero que a confianca se mantenha, pois novos degraus serao escalados

daqui para a frente.

Aos meus amigos de Niteroi: Francisco, Gabriel e Thalles pela amizade e bons

momentos durante a minha vida. Voces sempre estiveram no momentos que precisei

e naqueles de comemoracao.

Aos meus amigos da UFRJ, em especial Luiz Ciafrino, Ricardo, Victor, Lucas

do curso de Nanotecnologia; e Eduardo, Carolina, ”Cadu”, Marina, Pedro e Dan do

curso de engenharia mecanica pela amizade, bons momentos e boas conversas sobre

futuro e profissao.

Aos meus orientadores Armando Carlos de Pina Filho e Eliab Ricarte Beserra,

e ao engenheiro Rodrigo Klim, pelo suporte e direcao durante o trabalho, que nao

seria possıvel realiza-lo sem eles.

E, por ultimo, a Universidade Federal do Rio de Janeiro pela estrutura e pela

oportunidade de aprender em uma instituicao com excelencia em educacao. O pro-

fissional e pessoa que sou hoje teve grande influencia dos anos que passei la.

v

Resumo do Projeto de Graduacao apresentado a Escola Politecnica/UFRJ como

parte dos requisitos necessarios para a obtencao do grau de Engenheiro Mecanico

ANALISE DE SISTEMA DESLIZANTE PARA CONVERSOR DE ENERGIA

DAS ONDAS

Caio Barbosa de Azevedo Torres

Maro/2018

Orientadores: Prof. Armando Carlos de Pina Filho, DSc

Prof. Eliab Ricarte Beserra, DSc

Programa: Engenharia Mecanica

Energia das ondas possui um grande potencial no Brasil devido a extensao do

seu litoral, mas que nao e muito explorado no momento. Este trabalho apresenta

parte da estrutura mecanica no projeto de um conversor de energia das ondas.

Sera apresentado uma proposta de um sistema de roletes que servira de contato

entre o flutuador e, em seguida, uma avaliacao estrutural desse sistema. Para esta

avaliacao, foram utilizados modelos construıdos no software SolidWorks e aplicacao

do metodo de elementos finitos, com o software Ansys. Os resultados encontrados

comprovam a possibilidade de utilizacao do sistema proposto para um flutuador de

base em formato de estrela, como apresentado no projeto. Palavras-chave: Energia

das ondas, sistema deslizante, simulacao

vi

Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment

of the requirements for the degree of Mechanical Engineer

SLIDING SYSTEM ANALYSIS FOR WAVE ENERGY CONVERTER

Caio Barbosa de Azevedo Torres

March/2018

Advisors: Prof. Armando Carlos de Pina Filho, DSc

Prof. Eliab Ricarte Beserra, DSc

Department: Mechanical Engineering

Wave energy has a great potential in Brazil, due to its coast’s extension, but

it is not fully explored in the moment. This work presents part of the mechanical

structure in a project of a wave energy converter. A proposal for a roller system that

will serve as a contact between the buoy and, then, the structural evalutation of that

system. For this evaluaton, it was constructed models in the software SolidWorks

and applied the finite element method with software Ansys. The results obtained

prove that the proposed system can be used for a star base buoy, as presented in

the project. Keywords: Wave energy, Sliding system, Simulation.

vii

Sumario

Lista de Figuras x

Lista de Tabelas xiii

1 Introducao 1

1.1 Motivacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.3 Organizacao do trabalho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2 Conversao de energia das ondas 4

2.1 OPT PowerBuoy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.2 Aquabuoy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.3 Archimedes Wave Swing - AWS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.4 CETO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.5 Seaeraser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.6 Wave Dragon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.7 Modelo proposto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3 Caracterizacao dos Esforcos Atuantes no modelo 18

3.1 Descricao do funcionamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.2 Cargas a partir das ondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.3 Resistencia mecanica e fadiga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

4 Projeto do sistema de deslizamento 31

4.1 Calculo numerico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.2 Nova forma e escolha de materiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.3 Modelagem e simulacao computacional . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

viii

4.4 Manutencao das estruturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5 Conclusao e sugestoes para futuros trabalhos 52

5.1 Conclusao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

5.2 Proposta para trabalhos futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

6 Referencias Bibliograficas 54

A Dimensionamento dos parafusos 57

B Desenho das pecas 58

ix

Lista de Figuras

2.1 Representacao ilustrativa das tres regioes de localizacao . . . . . . . 4

2.2 Pelamis Wave Power [9] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.3 Modelo Point Absorver com conversao por eletromagnetismo [19] . . 6

2.4 Salter’s Duck [9] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.5 PowerBuoy em utilizacao [16] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.6 Representacao das partes do PowerBouy [16] . . . . . . . . . . . . . . 8

2.7 Representacao do funcionamento do AquaBouy [7] . . . . . . . . . . . 9

2.8 AquaBouy em utilizacao. [7] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.9 Representacao do AWS. [13] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.10 Representacao do CETO. [14] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.11 Representacao e aplicacao do Seaeraser. [15] . . . . . . . . . . . . . . 12

2.12 Representacao o Wave Dragon. [12] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.13 Wave Dragon sendo utilizado. [12] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.14 Modelo proposto do flutuador. Fonte: arquivo pessoal. . . . . . . . . 14

2.15 Modelo completo do conversor. [23] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.16 Modelo 1:40. [PPE/COPPE] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.17 Modelo 1:10. [PPE/COPPE] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.1 Formacao das ondas a partir da acao dos ventos. Fonte:

www.litoralnotacem.com.br. Acesso em: 04/01/2018 . . . . . . . . . . 20

3.2 Processo de termino da vida de uma onda. Fonte:

www.litoralnotacem.com.br. Acesso em: 04/01/2018 . . . . . . . . . . 20

3.3 Forca externa por amplitude de ondas para tres diferentes angulos de

incidencia no WAMIT. [22] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

x

3.4 Tabela com estatistıcas da Ilha de Trindade focada na parte south

west. Fonte: GWS - Global Wave Statiscs . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.5 Exemplo de grafico para determinacao da sensibilidade ao entalhe q

para aco e ligas de alumınio [2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.6 Exemplo de grafico para determinacao do fator de concentracao linear

elastico para a geometria especifıca. [1] . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

4.1 Proposta inicial. Fonte: arquivo pessoal . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.2 Proposta inicial do sistema de roletes em contato com a torre. Fonte:

arquivo pessoal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.3 Representacao da viga engastada com a aplicacao da forca. . . . . . . 32

4.4 Tabela para determinacao Kt. [1] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.5 Modelo superior. Fonte: arquivo pessoal . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.6 Modelo inferior. Fonte: arquivo pessoal . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.7 modelo de rolete utilizado pela industria. [25] . . . . . . . . . . . . . 40

4.8 Conector entre estrutura no flutuador e o eixo do rolete. Fonte: ar-

quivo pessoal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

4.9 Flutuador com as estruturas de roletes e em contato com a torre. O

comprimento da torre representa o espaco de movimento do flutuador.

Fonte: arquivo pessoal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

4.10 Malha do conjunto. Fonte: arquivo pessoal. . . . . . . . . . . . . . . 43

4.11 Malha da estrutura de roletes superior. Fonte: arquivo pessoal. . . . . 43

4.12 Malha da estrutura de roletes inferior. Fonte: arquivo pessoal. . . . . 44

4.13 Forca da onda distribuida pela linha central do flutuador. Fonte:

arquivo pessoal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

4.14 Informacoes sobre a formacao da malha. Fonte: arquivo pessoal. . . . 45

4.15 Informacoes sobre a simulacao estatica. Fonte: arquivo pessoal. . . . 45

4.16 Informacoes sobre a simulacao de fadiga. Fonte: arquivo pessoal. . . . 46

4.17 Simulacao da regiao crıtica do conversor com calculo do coeficiente

de seguranca para carga estatica. Fonte: arquivo pessoal. . . . . . . . 46

4.18 Simulacao da regiao crıtica do conversor para o numero de ciclos de

vida em fadiga. Fonte: arquivo pessoal. . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

xi

4.19 Simulacao da regiao crıtica do conversor para o coeficiente de segu-

ranca para fadiga. Fonte: arquivo pessoal. . . . . . . . . . . . . . . . 47

4.20 Modelo de flutuador conico. Fonte: PPE/COPPE . . . . . . . . . . . 48

4.21 Aplicacao da forca distribuida pela area do cone. Fonte: Arquivo

pessoal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

4.22 Coeficientes de seguranca para o caso estatico, na regiao mais crıtica

do sistema. Fonte: Arquivo pessoal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

4.23 Coeficientes de seguranca para o caso de fadiga, na regiao mais crıtica

do sistema. Fonte: Arquivo pessoal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

4.24 Numero de ciclos de vida para fadiga, na regiao mais crıtica do sis-

tema. Fonte: Arquivo pessoal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

xii

Lista de Tabelas

3.1 Parametros para o fator de superfıcie Ka [2] . . . . . . . . . . . . . . 28

3.2 Fator de confiabiliade ke, com desvio padrao de 8% do limite de re-

sistencia a fadiga [2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

xiii

Capıtulo 1

Introducao

Energia sempre foi fundamental para a vida dos seres humanos e basico para o

desenvolvimento economico e social. O crescimento da populacao mundial foi

acompanhada de aumentos no consumo de energia. Desde fontes de biomassa,

como lenha, ate carvao mineral e exploracao do petroleo, com grande crescimento

de gas natural e energia nuclear nos ultimos anos. Com este crescimento economico

tambem veio maiores impactos sobre o meio ambiente devido ao crescente uso de

energias nao-renovaveis nos ultimos anos.

Atualmente o planeta enfrenta grandes problemas ambientais, como o aqueci-

mento global, desmatamento e poluicao. Isto aumentou as pressoes sobre questoes

ambientais, como a sustentabilidade. Um dos pontos da sustentabilidade e a

reducao de gases toxicos ao meio ambiente e, com isso, o desenvolvimento de

geracao de energia renovavel e de baixo impacto, pois muitos desses gases sao

gerados a partir da queima de combustıveis fosseis.

Segundo analises das matrizes energeticas pela UNPD (United Nations Develop-

ment Programme) em 2010, combustıveis fosseis correspondem 80% de toda energia

produzida. Dentro deste valor, 35% de petroleo e derivados, 23% de carvao, 21%

de gas natural. Outros tipos de energia correspondem em 14% de sustentaveis, 6%

de nuclear e as energias renovaveis em cerca de 4.5%.

Um das formas de geracao de energia renovavel e atraves das ondas, que possui

1

um potencial promissor. Para o desenvolvimento desta forma de producao de

energia, e necessaria a realizacao de estudos sobre o assunto e o desenvolvimento

de estruturas e equipamentos. O Brasil possui um bom potencial para energia

das ondas, especialmente no nordeste do pais. Alem disso, ele possui um historico

com energias renovaveis, principalmente com hıdrica e biomassa (etanol a par-

tir de diversas fontes) que compoem a maior parte da energia brasileira no momento.

1.1 Motivacao

O Brasil sempre foi considerado uma referencia para geracao de energia renovaveis,

com os principais representantes sendo as energias hidraulica e biomassa. Alem

disso, o Brasil possui cerca de 7400 km de extensao de litoral, o que pode fornecer

bons valores para a geracao de energia mesmo que as ondas da costa brasileira

nao possuam altos valores energeticos. Entretanto, isso tambem significa que esta

tranquilidade fornece maior confiabilidade para equipamentos.

Em vista desta necessidade de geracao de energia de forma renovavel e do

potencial brasileiro, devido ao comprimento do seu litoral, o Programa de Pla-

nejamento Energetico (PPE) da COPPE/UFRJ esta desenvolvendo estudos e

projetos na area de energia das ondas, coordenado pelo pesquisador Eliab Ricarte

Beserra. Este trabalho e parte de um sistema mais complexo, o qual ainda esta em

desenvolvimento por outros estudantes e pesquisadores.

Pode-se encontrar diversas formas de gerar energia atraves das ondas, com

variacoes na distancia e na forma absorver energia. O conversor deste trabalho,

desenvolvido pelo PPE, e do tipo ”ponto absorvedor”, que sera explicado com mais

detalhes.

2

1.2 Objetivo

O objetivo deste trabalho e avaliar e dimensionar uma estrutura deslizante com

roletes que sera fixado no flutuador do conversor Point Absorver, que diminuira o

atrito de contato a uma torre tubular. Serao avaliadas as deformacoes e e vida em

fadiga para a carga crıtica na regiao que se planeja instalar o conversor do PPE.

1.3 Organizacao do trabalho

O Trabalho sera divido em cinco capıtulos. O primeiro apresenta a introducao,

motivacao e o objetivo do trabalho. O segundo capıtulo e uma revisao bibliografica

sobre energia das ondas, focado em modelos ponto absovedor e introducao ao

modelo do PPE. O terceiro capıtulo e composto de uma avalicao do funcionamento,

das cargas presentes e apresenta a metodologia para o calculo estrutural estatico e

em fadiga.

O quarto capıtulo apresenta o desenvolvimento do modelo para a estrutura

com roletes, os valores para os calculos e escolha de materiais. No quinto

capıtulo e apresentado a conclusao com os resultados finais obtidos e ideias para

futuros trabalhos. Por fim, sao apresentadas as referencias bibliograficas e apendices.

3

Capıtulo 2

Conversao de energia das ondas

Este capitulo trata uma apresentacao de diversos tipos de conversores de energia a

partir das ondas que foram desenvolvidos ao longo de anos ate o presente momento

deste documento. O principio basico que rege todos os geradores e que um bom

dispositivo absovedor de ondas precisa ser um bom criador de ondas tambem. O

desenvolvimento de diferentes tipos de modelos para a energia das ondas depende

de fatores como localizacao (Shoreline, nearshore e offshore), exemplificada na

figura 2.1; e do tipo (atenuador, ponto absorvedor e terminador), dentre outros. [9]

Figura 2.1: Representacao ilustrativa das tres regioes de localizacao

Aplicacoes na regiao shoreline possuem a vantagem da proximidade com as

linhas de transmissao e uma menor preocupacao com manutencao, devido esta

pequena distancia. Outros problemas tambem sao a capacidade de producao em

massa e os possıveis cuidados com o ambiente de aplicacao. [9]

4

Conversores na regiao nearshore normalmente possuem grande atuacao na forma

de corpos oscilantes, com uma base estacionaria presa ao leito marinho. Nearshore

nao possui um conceito determinado, mas um utilizado e de profundidades menores

que um quarto do comprimento de onda. O principal ponto negativo dessa regiao

e a perda de energia que as ondas sofrem em comparacao com a regiao offshore,

afetando a geracao. [9]

Aplicacoes na regiao offshore conseguem aproveitar melhor a energia potencial

das ondas, pois as perdas sao mınimas. Por este motivo, e a regiao com maior

quantidade de projetos sendo desenvolvido. Entretanto, essa grande distancia

para a costa e a responsavel pelas maiores dificuldades para a implantacao e

manutencao do conversor, e as grandes cargas das ondas nesta regiao encarencem o

projeto, pois sera preciso ser desenvolvido para situacoes mais extremas do que os

casos anteriores (Nearshore-Shoreline). Alem dessas complicacoes, existe tambem

o problema da transmissao de energia por longas distancias no ambiente marinho. [9]

Sobre os diferentes tipos de aplicacoes: o ”atenuador”opera perpendincular

em relacao a frente de onda, tendo como exemplo o modelo Pelamis da Pelamis

Wave Power (Figura 2.2). ”Ponto absorvedor”e um equipamente usualmente com

pequenas dimensoes em comparacao com o comprimento de onda, e, por causa

dessas pequenas dimensoes, os pontos absorvedores nao se preocupam tanto com

a direcao de onda. Exemplo para o ponto absorvedor e dispositivo discutido

neste trabalho e da figura 2.3. ”Terminadores”atuam com o seu principal eixo

perpenticular em relacao a direcao de onda, com o exemplo do Salter’s Duck

(Figura 2.4) da University of Edinburgh. [9]

5

Figura 2.2: Pelamis Wave Power [9]

Figura 2.3: Modelo Point Absorver com conversao por eletromagnetismo [19]

6

Figura 2.4: Salter’s Duck [9]

2.1 OPT PowerBuoy

O PowerBouy e o princıpal produto da empresa americana Ocean Power Technology

(Figuras 2.5 e 2.6). O PowerBouy consiste em um gerador do tipo ponto absorvedor

com total simetria em relacao ao eixo vertical, sendo possivel captar qualquer

frente de onda. O seu movimento na vertical e absorvido e transformado em

energia eletrica atraves de um gerador. Essa energia entao e transmitida atraves de

cabos submarinos. [7] Atualmente, um PB3 PowerBuoy esta instalado na ilha de

Kozushima, Japao. [16]

7

Figura 2.5: PowerBuoy em utilizacao [16]

Figura 2.6: Representacao das partes do PowerBouy [16]

2.2 Aquabuoy

Assim como o PowerBuoy, o AquaBuoy da AquaEnergy tambem e um conversor do

tipo ponto absorvedor (Figuras 2.7 e 2.8). Basicamente, o AquaBuoy e formado por

uma boia cilındrica de 3 metros de diametro conectada a um longo eixo de cerca

de 21 metros abaixo. Seu projeto foi realizado para maximizar a geracao somente

durante condicoes tıpicas, evitando o custo para a captura de ondas extremas.

8

Para o ultimo caso, ele foi desenvolvido para apenas flutuar acima das ondas,

evitando danos a estrutura.[7] Atualmente, esta planejado a instalacao em Makah

bay emWashington, Estados Unidos.

Figura 2.7: Representacao do funcionamento do AquaBouy [7]

Figura 2.8: AquaBouy em utilizacao. [7]

9

2.3 Archimedes Wave Swing - AWS

O Archimedes Wave Swing e um modelo de conversor que consiste de uma parte

superior oscilante com a parte inferior preso ao solo (Figura 2.9). A oscilacao

acontece com a variacao da massa d’agua acima do conversor, que move um pistao

conectado a um gerador eletrico.[7] O conversor foi testado no litoral de Portugal

em 2004 e um novo projeto, considerando novos avancos, para a Wave Energy

Scotland terminou em fevereiro de 2017.[13]

Figura 2.9: Representacao do AWS. [13]

2.4 CETO

CETO (Figura 2.10), assim como os outros que foram mencionados, e um sistema

ponto absorvedor. Desenvolvido pela empresa australiana Carnegie, o CETO possui

o diferencial de ser um ponto absorvedor submarino, o que lhe da um aumento de

resistencia contra tempestades e tem menor impacto com relacao a poluicao visual

da regiao. O seu processo de transformacao de energia e basicamente similar aos

outros modelos ponto absorvedor: o movimento vertical produzido pelas ondas e

transformado em energia eletrica atraves de um pistao que movimenta um gerador.

Essa energia eletrica e transmitida para a costa por cabos eletricos.[7] Em 2014,

10

um sistema foi instalado em Garden Island, sul de Perth, Australia. Atualmente,

existem projetos em Albany, Australia e Cornwell, UK.[14]

Figura 2.10: Representacao do CETO. [14]

2.5 Seaeraser

Seaeraser (Figura 2.11), desenvolvido pela empresa inglesa Ecotricity, e um

dispositivo do tipo ponto absorvedor composto por duas boias, uma presa ao solo e

a outra livre na superfıcie. Entre as duas boias esta um pistao e o movimento deste

pistao bombeia agua para um reservatorio em terra, que passara por uma turbina e

ira gerar energia eletrica. Esse reservatorio acima da superficie do mar estoca agua

em momentos de excesso, podendo ser utilizado quando a demanda for maior que a

oferta. [7,15]

11

Figura 2.11: Representacao e aplicacao do Seaeraser. [15]

2.6 Wave Dragon

O Wave Dragon (Figura 2.12 e 2.13)), desenvolvido na Dinamarca, possui um

metodo de atuacao muito diferente dos outros mencionados anteriormente. Ele

consiste em dois refletores que focam as ondas de determinadas direcoes para uma

rampa e, em seguida, para um reservatorio acima da superficie do mar. Deste

reservatorio, a agua passa por uma turbina hidraulica, fazendo a conversao para

energia eletrica. Um dos pontos interessantes do wave dragon e que suas unicas

partes moveis sao as turbinas, sendo assim, um modelo robusto.[7] Em 2003, um

prototipo foi instalado em Nissum Bredning na Dinamarca.[12]

12

Figura 2.12: Representacao o Wave Dragon. [12]

Figura 2.13: Wave Dragon sendo utilizado. [12]

2.7 Modelo proposto

O modelo proposto pelo grupo de pesquisa do PPE da COPPE e de um gerador de

energia das ondas do tipo ponto absorvedor com modificacoes para aplicacao em

regioes proximas da costa e intermediarias. A geometria basica do flutuador tem um

formato de uma piramede invertida de base igual a uma estrela de quatro pontas,

envolvido por uma torre que e fixada ao leito marinho. Alem disso, existem duas

abas que formam um X. Elas saem da base ate o topo da piramede, conectando

duas pontas opostas da estrela (Figura 2.14).

13

Figura 2.14: Modelo proposto do flutuador. Fonte: arquivo pessoal.

Esta geometria foi decidida por meio de softwares de calculos hidrodinamicos

computacionais, como o WAMIT. Devido a simetria presente, o oscilador consegue

captar diversas frentes de onda em direcoes diferentes ao seu redor. A torre a

qual o conversor esta em contato limita o seu movimento horizontal, melhorando

a transformacao da energia cinetica da agua em potencial do flutuador (Figura

2.15). Essa energia potencial absorvida pode entao ser utilizada para conversao

em energia eletrica, atraves de geradores eletricos; ou em dessalinizacao da agua,

atraves do bombeamento ate a costa.

14

Figura 2.15: Modelo completo do conversor. [23]

Esta energia cinetica consideravel existe por se tratar de uma regiao nearshore,

onde parte da energia potencial offshore e transformada em energia cinetica, deses-

tabilizando a balanca entre as duas formas de energia. As abas atuam justamente

com a parte cinetica, forcando o fluido para o ponto central do flutuador, que reage

empurrando-o para cima. Um tipo similar de mecanismo pode ser encontrado no

conversor Wave Dragon, que utiliza refletores para aumentar o poder captacao de

agua para sua regiao superior.

Um primeiro modelo de testes foi fabricado na escala de 1:40 (Figura 2.16),

cujo unico objetivo era o de verificar o funcionamento. Alem da escala, o flutuador

tinha uma base quadrada de diferente com o que foi apresentado acima. O modelo

foi instalado no Instituto Nacional de Pesquisas Hidroviarias (INPH) para testes

em tanques de simulacao das ondas.

Apos testes com o modelo 1:40 no INPH e com softwares como o WAMIT,

foi desenvolvido um novo modelo. Este era de madeira e possuia a escala de 1:15

com sua base sendo de uma estrela de 4 pontas, cujo objetivo era de uma melhor

captacao de ondas (Figura 2.17).

15

Figura 2.16: Modelo 1:40. [PPE/COPPE]

Figura 2.17: Modelo 1:10. [PPE/COPPE]

Os dados ambientais utilizados para os calculos do projeto do conversor foram

do Porto de Pecem, que fica na costa do Ceara. Esta regiao foi escolhida por ter

anos de medicoes e por ser um dos lugares com maior regularidade de ondas do

paıs, refletindo na geracao de energia. O sıtio fica a uma distancia de 3 quilometros

da costa e possui profundidade de 17 metros. A altura media anual de ondas e

de 1.5 metros, que varia regularmente entre 1.25 e 2 metros; e com perıodo medio

de 7.8 segundos, variando entre 5 e 9 segundos. Estes dados coletados tem como

objetivo o desenvolvimento de um porto offshore. [18]

16

O sistema deslizante deste trabalho sera a conexao entre a torre e o flutuador,

sendo instalado nas quatro pontas da regiao superior e, tambem, nas quatro pontas

da inferior. Estes locais podem ser visualizados na figura 2.15.

17

Capıtulo 3

Caracterizacao dos Esforcos

Atuantes no modelo

3.1 Descricao do funcionamento

Como foi descrito, o flutuador possui um formato de piramide invertido com abas

e desliza em uma torre pelo sistema de roletes. A torre e presa ao fundo do

leito marinho e sua funcao e de impedir movimentos horizontais do flutuador. O

conversor funciona como um ponto absorvedor para regioes de aguas intermediarias

(nerashore), absorvendo a energia potencial e cinetica das ondas, levando ao

gerador e, depois, transformada em energia eletrica. Por estar em regioes de aguas

intermediarias, a energia das ondas possuem uma parte potencial e uma parte

consideravel de cinetica. As abas instaladas no flutuador atuam justamente de

forma a aproveitar a parte da energia cinetica, focando a agua para a regiao inferior

do flutuador, tambem transformando em movimento vertical.

Como foi dito, o movimento vertical e transformado em energia eletrica. Essa

transformacao ocorre com o auxilio de um sistema Power-Take-Off (PTO), que

pode ser totalmente mecanico, como no caso de um sistema pinhao-cremalheira, ou

atraves de um gerador linear que aplica da lei de Faraday do eletromagnetismo no

caso da movimentacao vertical de um ima por um conjunto de solenoides. A forma

de conversao ainda esta em estudo.

18

3.2 Cargas a partir das ondas

As ondas sao criadas a partir forca dos ventos, com a transferencia de energia entre

eles (Figura 3.1). E as forcas dos ventos sao derivadas a partir da energia solar. O

ar atmosferico absorve absorve radiacao solar A diferenca de pressao criada pelas

regioes quentes e frias faz com que o ar entre em movimento de forma a encontrar

o equilibrio. Alguns fatores influenciam este fluxo, como altitude. [21]

A transferencia de energia se da pela deformacao da superficıe do mar pelos

ventos, que cria diferentes alturas, frequencias e sentidos de ondas. Esta onda

gerada tende a crescer com a continuacao da transferencia de energia vento-onda.

Outros elementos que podem influenciar a transferencia de energia sao tempo e

distancia. Entretanto, esse crescimento nao e ilimitado, seguindo ate a forma

chamada de mar completamente desenvolvido e finalizando a sua jornada com

dissipacao da energia na costa. [21]

As moleculas de agua sofrem movimentos circulares pela forma de transferencia

da forca dos ventos, com movimentos maiores quanto mais proximo da superfıcie.

Esta acao dos ventos, combinada a restauracao da forca da gravidade, cria uma

diferenca de pressoes que faz as cristas e vales das ondas. Se aproximando do

litoral, as ondas comecam a sofrer acao do atrito com o fundo mar, aumentando

bastante a amplitude de onda ate o ponto que ela nao sustenta e a onda se quebra

na costa (Figura 3.2). [21]

19

Figura 3.1: Formacao das ondas a partir da acao dos ventos. Fonte:

www.litoralnotacem.com.br. Acesso em: 04/01/2018

Figura 3.2: Processo de termino da vida de uma onda. Fonte:

www.litoralnotacem.com.br. Acesso em: 04/01/2018

Como um dispositivo que tem por objetivo a captacao de ondas, a principal

carga que atua no sistema de roletes provem da forca das ondas que incidem no

flutuador e na sua estrutura. Sera considerado que a frequencia de onda e do flutu-

ador sao a mesma e unica, mas o mar real possui dentro dele diversas frequencias

e alturas diferentes. Valores da forca externa no flutuador por amplitude de onda

para tres diferentes angulos de incidencia (0, 30 e 45 graus) foram calculados no

software WAMIT para a regiao de atuacao (Figura 3.3):

20

Figura 3.3: Forca externa por amplitude de ondas para tres diferentes angulos de

incidencia no WAMIT. [22]

A escolha da altura e perıodo de onda sera escolhida a partir de estatistıscas

de onda para a regiao sudoeste da Ilha de Trindade (Figura 3.4), onde ja teve uma

proposta de instalacao do PPE. Entretanto, o sistema proposto neste trabalho nao

sera aplicado para a Ilha de trindade.

21

Figura 3.4: Tabela com estatistıcas da Ilha de Trindade focada na parte south west.

Fonte: GWS - Global Wave Statiscs

3.3 Resistencia mecanica e fadiga

A definicao de falha pode ter formas diferentes, dependendo da decisao do projetista

ou responsavel pela utilizacao do equipamento. Ela pode ser a partir da separacao

em duas partes, distorcao comprometedora de sua geometria, confiabilidade

depreciada ou ate mesmo perda da funcao. Ela pode ser qualquer uma dessas

possibilidades, entre outras que nao sao mecanicas como, por exemplo, a partir de:

variacoes de temperatura, exposicao a ambientes corrosivos-erosivos e fragilizacao

por influencia de hidrogenio. [2]

Para o caso de resistencia estatica, idealmente, a melhor forma de avaliar

a resistencia seria atraves de uma grande quantidade de ensaios de corpos de

prova de mesmo material, tratamento termico, condicao superficial, tempera-

tura e forma de carregamento. Entretanto, o custo para a realizacao de tais

ensaios pode nao ser justificavel dependendo da quantidade de pecas que serao

fabricadas ou do nıvel de seguranca que e necessario. A forma mais frequente de

projetar e utilizando de dados publicados sobre as propriedades do material, em con-

junto com equacoes que se aproximem da melhor forma possıvel da situacao real. [2]

22

Nao existe uma uma teoria universal para a falha, entao, ao longo dos anos

foram criadas diversas teorias que projetistas utilizam. Estas teorias foram criadas

a partir de diferentes estados de tensao e propriedades dos materiais. A principal

propriedade que diferencia a escolha do metodo e a sua ductibilidade, pois materiais

frageis e ducteis falham de formas diferentes na maior parte dos casos dependendo

de alguns fatores, materiais ducteis podem falhar de forma fragil). [2]

O criterio mais comum e recomendado para o estudo de projetos a partir da

teoria de falha e o da Energia de Distorcao, tambem conhecido como criterio de von

Mises. Ele considera que um corpo com carregamento ira falhar quando a energia

de distorcao por unidade de volume superar a energia de distorcao por unidade

de volume para um corpo de prova de mesmo material, carregado axialmente ate

o escoamento. Outro bastante famoso e o criterio de falha de Tresca, da maxima

tensao cisalhante. Estas equacoes [2]

σmises =√σ2xx + σ2

yy + 3(τxy)2 (3.1)

σtresca =√

(σxx − σyy)2 + 4(τxy)2 (3.2)

• σxx, σyy e τxy sao tensoes do estado plano de tensoes.

Agora e possıvel comparar as tensoes das equacoes 3.1 e 3.2 com as propriedades

do material e determinar o seu coeficiente de seguranca ou se a peca falha por

tensoes estaticas, a partir da equacao 3.3.

σtresca/mises = Sy/n (3.3)

Atuam tanto a flexao quanto a compressao atuam na haste, com tensoes

normais, enquanto a forca cortante da flexao atua com uma tensao cisalhante . A

combinacao das forcas para a tensao normal esta apresentada na equacao 3.4:

23

σx =32F sin(45)L

πd3− 4F cos(45)

πd2(3.4)

• σxe a tensao normal da viga considerada

• F e a forca atuante

• d e o diametro da viga

Tensao cisalhante gerada por uma forca cortante (equacao 3.5): [2]

τ =V Q

Ib(3.5)

• τ e a tensao cisalhante

• V e o cortante gerado pela flexao

• Q e uma integral de uma area designada em relacao ao eixo neutro.

• I e o momento de inercia de area

• b e a largura da secao

Para o caso de um perfil circular macico de area A, o valor maximo na linha

central da flexao e: [2]

τmax =2V

A(3.6)

Entretanto, e bastante comum a tensao cisalhante maxima gerada pelo cortante

ser muito menor que a tensao normal tambem criada pela flexao. Por isso, sera

desconsiderada. Outro fator que contribui para esta aproximacao e que as tensoes

cisalhantes sao proximas a zero na regiao dos maiores valores em modulo para a

tensao normal em perfis circulares. [1]

Nos casos anteriores, era considerado um carregamento estatico, onde a forca

era aplicada gradualmente ate a possıvel falha. A fadiga acontece quando este

24

carregamento e dinamico, com tensoes variaveis, e podendo causar a falha mesmo

quando as tensoes estao abaixo das tensoes limites do material.

Um dos maiores perigos da falha por fagida e que enquanto defeitos estaticos

acontecem com grande deformacao, no caso de materiais ducteis, a fadiga nao

demonstra sinais para a antecipacao do problema. A sua superfıcie e bastante

caracterıstica, mostrando a iniciacao e avanco das trincas, chamadas de marcas de

praia, ate a fratura final. Esta falha acontece por causa de descontinuidades no

material, que pode ser criados a partir de diferente formas: problemas na fabricacao,

mudancas subitas na geometria, tensoes de contato, riscos ou ma utilizacao de do

equipamento, com possıvel aceleramento dependendo das condicoes do ambiente.

Diagrama de resistencia-vida e um grafico que compara a resistencia a fadiga

com o numero de ciclos de um material. Sao gerados em testes controlados em

laboratorios com corpos de provas padrao e polidos para nao ter concentradores

de tensao, aplicando uma carga de flexao senoidal. Para alguns materiais, como

o aco, a curva torna-se horizontal, e o ponto desta transformacao e o limite de

resistencia a fadiga; e ele ocorre por volta de 106 ciclos. Tres metodos de calculo

para projetos de vida em fadiga sao os mais utilizados, o tensao-vida, o fadiga-vida

e o deformacao-vida. Dentre eles, o que sera utilizado e o metodo tensao-vida, o

mais comum e utilizado para uma grande quantidade de projetos diferentes.

Entao sera avaliada a falha por fadiga considerando efeitos de concentracao de

tensao. Para um projeto contra este tipo de falha, deve-se levar em conta o efeito de

tensoes alternadas e medias (equacoes 3.7 e 3.8), combinando as diferentes formas

de atuacao atraves das tensoes de Mises: [1]

σamises =√

(KfM · σaM +KfN · σaN)2 + 3(Kfc · τac)2 (3.7)

σmmises =√

(KfM · σmM +KfN · σmN)2 + 3(Kfc · τmc)2 (3.8)

• σamises e a tensao alternada de Mises

25

• σmmises e a tensao media de Mises

• KfM e o fator de concentracao de tensao de fadiga para a flexao

• KfN e o fator de concentracao de tensao de fadiga para a tracao/compressao

• σaM e a tensao alternada da flexao

• σmM e a tensao media da flexao

• σaN e a tensao alternada de tracao/compressao

• σmN e a tensao media de tracao/compressao

• Kfc e o fator de concentracao de fadiga para o cortante

• τac e a tensao cisalhante alternada

• τmc e a tensao cisalhante media

Como foi comentado para o calculo das tensoes estaticas, a tensao maxima

do cortante e comumente muito mais baixa que as tensoes normais e que sera

considerado que o seu valor se aproxima de zero. A regiao de maxima tracao e a

escolhida, pois tensoes de tracao sao deleterias em relacao a vida da peca e tensoes

compressivas sao beneficas, devido a natureza de formacao e crescimento de uma

trinca. Com isso, sera desconsiderado o efeito da tensao de cisalhamento. Devido

o corpo de prova ensaiado passar por procedimentos especıficos em ambientes

e condicoes controladas, os resultados em campo serao diferentes. Com isso, e

necessario utilizar de fatores modificadores do limite de resistencia a fadiga, como

fatores para modificacoes de condicao de surpefıcie, tamanho, forma de carga,

temperatura, confiabilidade, entre outros.

Com a existencia de irregularidades ou descontinuidades, as chances de falha por

fadiga aumentam e, com isso, e necessario levar em conta concentradores de fadiga

e a sensibilidade do material ao entalhe. Os valores de Kf, fator de concentracao de

tensao a fadiga, pode ser calculado a partir da seguinte equacao (3.9):

Kf = 1 + q(Kt − 1) (3.9)

26

• q e a sensibilidade ao entalhe que pode ser determinado atraves de graficos

especıficas (Figura 3.6)

• Kt e coeficiente de fadiga para um corpo de prova padrao (Figura 3.7)

Figura 3.5: Exemplo de grafico para determinacao da sensibilidade ao entalhe q para

aco e ligas de alumınio [2]

27

Figura 3.6: Exemplo de grafico para determinacao do fator de concentracao linear

elastico para a geometria especifıca. [1]

Em seguida, e preciso calcular o limite de resistencia a fadiga Se, com cada fator

de modificacao (equacao 3.10):

Se = KaKbKcKdKeKfS′e (3.10)

O primeiro fator Ka (equacao 3.11) tem relacao com a condicao da superfıcie da

peca. Os coeficientes a e b podem ser determinados atraves de tabelas em relacao

a superfıcie do material (Tabela 3.1). Para a haste, sera considerado que ela foi

forjada:

Ka = aSbut (3.11)

Tabela 3.1: Parametros para o fator de superfıcie Ka [2]

Acabamento superficial Fator a Sut, MPa Expoente b

Retificado 1.58 -0.085

Usinado ou laminado a frio 4.51 -0.265

Laminado a quente 57.7 -0.718

Forjado 272 -0.995

28

Kb e o fator que leva em consideracao o tamanho da peca (equacoes 3.12, 3.13 e

3.14). No caso, de e o diametro equivalente da estrutura para modos nao rotativos:

Kb =de

7.62

−0.107= 1.24d−0.107e 2.79 ≤ (d) ≤ 51mm (3.12)

Kb = 1.51d−0.157e d > 51mm (3.13)

de = 0.37d (3.14)

Kc e o fator de carregamento e seu valor depende do tipo da forma de aplicacao

das forcas. No caso, existem dois carregamentos: a compressao e a flexao.

Kc = 1 Flexao

= 0.85 Axial

Kd e o fator de temperatura. Com temperaturas baixas existe uma possibilidade

de fratura fragil e temperaturas mais altas podem resultar em fluencia, que sao

investigadas antes do calculo de fadiga para um projeto. O fator pode ser calculado

pela seguinte equacao (3.15):

Kd = 0.975 + 0.432 10−3Tf − 0.115 10−5T 2f + 0.104 10−8T 3

f − 0.595 10−12T 4f (3.15)

Onde Tf e a temperatura local. Ke e o fator de confiabilidade e pode ser

determinado atraves da tabela 3.2 e o valor de confiabilidade que se quer ter:

29

Tabela 3.2: Fator de confiabiliade ke, com desvio padrao de 8% do limite de re-

sistencia a fadiga [2]

Confiabilidade, % Fator de confiabilidade ke

50 1.000

90 0.897

95 0.868

99 0.814

99.9 0.753

99.99 0.702

99.999 0.659

99.9999 0.620

Depois desses, outros fatores podem ser adicionados dependendo do caso e

consideram efeitos diversos, como corrosao e frequencia cıclica por exemplo.

Existem alguns criterios de falha por fadiga, como o de Soderberg e Goodman,

que podem ser aplicadas com as tensoes alternada e media de Mises (equacoes 3.7

e 3.8) e informacoes sobre o material (equacao 3.10), determinando um coeficiente

de seguranca:

Soderburg:σaSe

+σmSy

=1

CS(3.16)

Goodman:σaSe

+σmSut

=1

CS(3.17)

30

Capıtulo 4

Projeto do sistema de

deslizamento

A proposta inicial do sistema de deslizamento e de um formato em ”Y”, com

os roletes concentricos aos eixos da estrutura (Figura 4.1). Quatro estruturas

como esta ficariam na parte superior do flutuador e quatro na parte inferior,

conectando-os com a torre, conforme pode ser visto na figura 4.2.

Figura 4.1: Proposta inicial. Fonte: arquivo pessoal

31

Figura 4.2: Proposta inicial do sistema de roletes em contato com a torre. Fonte:

arquivo pessoal

4.1 Calculo numerico

Como um calculo numerico inicial, considera-se o sistema como uma viga engastada

na torre com a forca da onda sendo aplicada a um angulo de 45 graus em relacao

ao eixo (Figura 4.3). Como o objetivo deste projeto e de um sistema com alta

resistencia mecanica para situacoes crıticas, sera utilizado o caso mais grave em

relacao a altura e o periodo das ondas para a regiao de aplicacao. Com isso, o

valor da forca total aplicada pode ser determinada atraves dos valores da tabela de

forca/amplitude apresentada no capitulo 3. A maior altura de onda registrada na

regiao e de 11 metros e periodo utilizado sera o 8,5s. Sera utilizado a metodologia

apresentada no capıtulo 3.

Figura 4.3: Representacao da viga engastada com a aplicacao da forca.

F = 1.48 106N (4.1)

32

O valor da forca total foi divida por 4 pois neste calculo sera considerado que

apenas as estruturas da face oposta a da aplicacao da forca seriam acionadas.

Outros dados que serao considerados sao o comprimento da viga de 100 mm e o

diametro de 101.6 mm. O aco utilizado sera o AISI 4145H, com modulo de Young

Sy de 689 MPa e tensao maxima de tracao Sut de 1000 MPa. Com esses dados,

pode-se comecar o calculo para a resistencia estatica e fadiga.

Para o calculo do coeficiente de seguranca para fadiga, precisa-se dos valores do

fator de concentracao de tensao Kf e das tensoes alternada e media. Para estas

tensoes sera considerado o valor da forca extrema calculada acima como maximo e

zero como o mınimo, tendo o mesmo valor para a tensao media e alternada para os

dois tipos envolvidos no problema, flexao e axial.

σaM = σmM = 579.57MPa (4.2)

σaN = σmN = −45.44MPa (4.3)

Os valores de Kf dependem de Kt e da sensibilidade ao entalhe q, os quais sao

encontrados atraves de tabelas proprias. O valor de q depende do material, do

limite de resistenca a tracao e ao raio do entalhe. Kt depende da variacao ao longo

do formato da peca, do raio de entalhe nesta variacao e do tipo de aplicacao de

forca, axial ou flexao por exemplo (Figura 4.4).

33

Figura 4.4: Tabela para determinacao Kt. [1]

o valor de q e calculo pela tabela apresentada anteriormente. Considerando o

raio do entalhe com 10 mm e uma diferenca de diametro de 10% entre as duas partes

do eixo, tem-se os seguintes valores:

KtN = 1.50 (4.4)

Ktm = 1.60 (4.5)

q = 0.90 (4.6)

KfN = 1.45 (4.7)

KfM = 1.54 (4.8)

E com isso, foi determinado o que e necessario para calcular as tensoes equiva-

lentes de Mises:

σAmises = σMmises = 826.64MPa (4.9)

34

Agora, e necessario calcular o valor do limite de fadiga ajustado com os diversos

tipos de coeficientes. o limite de fadiga para um corpo de prova de viga rotativa

depende da resistencia de tracao:

S ′e = 500MPa (4.10)

O primeiro coeficientes deles e o de superfıcie Ka. O aco da estrutura sera

considerado com acabamento laminado a quente. Sendo assim, as constantes a e b

serao 57.7 e -0.718, respectivamente.

Ka = 0.41 (4.11)

O fator de tamanho Kb precisa ter a modificacao no valor do diametro por

trabalhar em um modo nao-rotativo.

Kb = 0.86 (4.12)

O fator de carregamento Kc sera utilizado para a flexao por ser a principal forma

de transmissao de carga.

Kc = 1.00 (4.13)

A temperatura media da regiao de atuacao do conversor e de 28 graus Celsius.

Logo,

Kd = 1.02 (4.14)

O fator para efeitos diversos Kf nao sera utilizado, entao para a ultima variavel

ke, sera considerado uma confiabilidade de 99%.

Ke = 0.81 (4.15)

Juntando estes fatores com S ′e, o limite de fadiga corrigido, Se, sera:

Se = 144.18MPa (4.16)

35

O proximo passo e o calculo dos coeficientes de seguranca pela equacoes de

Soderberg e Goodman, utilizando σAmises, σMmises, Sut, Sy e Se:

CSGoodman = 0.14 (4.17)

CSSoderberg = 0.15 (4.18)

Modificando o valor do diametro inicial, verifica-se que para se conseguir um

coeficiente de seguranca maior do que 1, seria necessario que ele fosse aproximada-

mente o dobro da distancia entre o flutuador e a torre. Isto impossibilita o design

inicial de uma estrutura em ”Y”.

4.2 Nova forma e escolha de materiais

Como o formato anterior nao poderia funcionar, novos modelos sao necessarios. A

nova estrutura idealizada seria composta de 2 tubos encurvados lado a lado com

chapas de reforco (Figura 4.5 e 4.6).

Figura 4.5: Modelo superior. Fonte: arquivo pessoal

36

Figura 4.6: Modelo inferior. Fonte: arquivo pessoal

O posicionamento dos roletes tambem foi modificado em comparacao com a

forma anterior, ficando em paralelo com os tubos da estrutura. Com esta mudanca,

o angulo de abertura mudou de 45 para 65 graus, assim mantendo a distancia

entre o flutuador e a torre. Os tubos utilizados seriam da reaproveitacao de dutos

de perfuracao. Estes dutos sao feitos de um excelente aco e sao revendidos por

um preco menor apos serem utilizados pela industria de oleo e gas, mas mantendo

uma otima integridade para funcoes estruturais. Os dutos sao considerados feitos

com um aco AISI 4145H, que possuem alta resistencia (limite de resistencia a

tracao de 970 MPa), boa ductilidade, resistencia a choques e desgaste. Possui uma

porcentagem de carbono entre 0.42% e 0.49%, alem de outros elementos como o

silıcio, manganes, cromo e molibdenio.

Alem dos dutos, tambem existem as chapas que sao utilizadas como reforco da

estrutura. Para elas, existem algumas opcoes de acos estruturais, mas a preferencia

e por aqueles que possuam alta resistencia mecanica, deformabilidade, soldabilidade

e mınima oxidacao em contato com a agua do mar. Para acos de baixo carbono,

se introduz diversos outros elementos, por exemplo, o silıcio e manganes para

conseguir efeitos como aumento de resistencia mecanica, resistencia a corrosao,

limite de fadiga e uma melhor relacao dele com o limite de resistencia a tracao

37

[17]. Sera considerado entao para essa finalidade o aco AISI 4145H, pois possui

as propriedades requeridas e padroniza as propriedades da estrutura, e os acos

inoxidaveis, como o 316 e 316L.

Os acos inoxidaveis sao caracterizados pela resistencia a corrasao atmosferica,

mas tambem possuem grande protecao contra outros meios fluidos. Esta caracteris-

tica deles provem da ligacao do aco com outros elementos, principalmente o cromo

e o nıquel. Alem da composicao quimica, a passividade dos acos tambem depende

do ambiente de oxidacao, suscetibilidade a corrosao localizada e intergranular. A

corrosao localizada, ou por pite, e um tipo de corrosao caracterizada por ataques em

pequenas areas, enquanto a superfıcie metalica se mantem intacta. Ela e causada,

principalmente, por reacoes do aco com cloretos e e perigosa pelo fato de nao ser

identificada por inspecao visual. A corrosao intragranular pode acontecer nos acos

com cromo e nıquel atraves de trabalhos a quente ou uma operacao de soldagem.

Essas altas temperaturas causam uma precipitacao de um carboneto de cromo, ou

seja, removendo o elemento das regioes vizinhas e enfraquecendo a resistencia do

material a corrosao. O aco inoxidavel 316 e da familia dos acos austenıticos e possui

baixo teor de carbono (0.08% max, com 18% de cromo e 8% Nıquel). O austenıstico e

o tipo de aco inoxidavel mais utilizado pela industria no geral, incluindo a naval. [17]

No caso dos roletes, existem diversas opcoes de materiais que poderiam ser

utilizados entre ligas metalicas, ceramicas e polımeros. No caso da aplicacao, a

melhor opcao sao polietilenos de alto ou ultra alto peso molecular.

Polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE, sigla em ingles) e um ma-

terial bastante utilizado na industria naval, devido as suas excelentes propriedades.

UHMWPE e classificado como um homopolimero linear, pois todos os seus monome-

ros sao iguais. O peso molecular do UHMWPE varia entre 3×106 ate 6×106 g/mol,

em comparacao com o polietileno de alta densidade (HDPE, sigla em ingles) que e

de 2× 105 g/mol. O UHMWPE tem a maior resistencia a abrasao e ao impacto dos

plasticos comerciais. Essa combinacao fornece ao polımero uma auto-lubrificacao e,

com isso, uma superficie que nao e adesiva. O aumento no peso molecular causa

38

um aumento da resistencia a abrasao, entretanto, reduz a resistencia ao impacto. [4]

Uma fraqueza do material e a luz ultravioleta, pois a mesma consegue degradar

o UHMWPE, resultando no aparecimento de trincas caso nao possua estabilizantes

ultravioleta. Sua resistencia quimica contra meios agressivos e agentes oxidantes

pesados e excelente. No caso do meio marinho, que e o ambiente de atuacao do

projeto em questao, funciona sem modificacoes das propriedades mecanicas mesmo

em variacoes de temperatura de 20 ◦C ate 80 ◦C. [5]

As propriedades do UHMWPE como dureza, resistencia ao desgaste e coeficiente

termico podem ser melhoradas com peenchimento de outros materiais de reforco,

como fibra de vidro ou grafita. A sua resistencia aos raios UV tambem pode ser

melhorada com a adicao de substancias absorvedoras de luz, como o negro de fumo.

[5]

Ceramicas sao uma outra possibilidade de material para a utilizacao. Sao

materiais muito duros, possuem uma baixa resistencia a tracao e alta resistencia

a compressao, o que e um ponto positivo, pois os roletes sofrem compressao

contra a torre. Outro ponto positivo para o projeto e a sua grande resistencia

contra agentes quımicos, sendo os materiais ceramicos bastante inertes em relacao

a maioria das substancias quımicas. Entretanto, a sua fragilidade e um ponto

negativo importante, pois isso significa que ela nao possui ductibilidade e sua falha e

instatanea, com baixa resistencia a choques. Isto atrapalha a manutencao preditiva

de pecas de ceramica. Um possıvel candidato para utilizacao nos roletes e o oxido

de Aluminio, pois e um material de custo relativamente baixo e propriedades

mecanicas basicamente identicas a outros oxidos. Ele tambem ja e bastante

utilizado em componentes resistentes a abrasao, como guias de maquinas, por

exemplo. [17]

A aquisicao do rolete pode ser realizada atraves da compra com fornecedores.

Entretanto, e necessario uma mudanca no comprimento do eixo, pois a industria

utiliza modelos curtos. Essa mudanca e algo que pode ser combinada com o

39

fornecedor. O rolete normalmente possui um eixo, um tubo, dois rolamentos e dois

selos para proteger os rolamentos. Um modelo utilizado por um fornecedor pode

ser vista na figura 4.7.

Figura 4.7: modelo de rolete utilizado pela industria. [25]

Para o conector entre a estrutura e o eixo do rolete, seria construido um modelo

especıfico para a aplicacao deste trabalho (Figura 4.8). O material considerado

foi o mesmo utilizado pelas chapas laterais da estrutura, o aco AISI 4145H. Valo-

res tipıcos de fornecedores foram utilizados na modelagem dos roletes no SolidWorks.

40

Figura 4.8: Conector entre estrutura no flutuador e o eixo do rolete. Fonte: arquivo

pessoal.

A posicao e quantidade do conjunto parafuso sextavado, porca e arruela

utilizado foi pensado para facilitar a manutencao. Materiais bem comuns para

essses tipos de pecas sao os acos inoxidaveis 304 e 316, com suas variacoes 304L

e 316L. O escolhido para o projeto foi o 316, por este ter um maior limite de

escoamento e ruptura. O tamanho escolhido foi 7/8”. A escolha deste parafuso de

polegada sobre o M24 foi devido ao alto custo de parafusos Inox, que e crescente

conforme o tamanho, segundo os dados de um fornecedor. Um outra opcao para os

parafusos sao os que possuem uma camada de zinco, aumentando sua resistencia

contra corrosao. Sao parafusos mais baratos e com maior resistencia mecanica. En-

tretanto, um defeito na camada pode passar despercebido, o que aumenta a chance

de falha quimica. Os calculos para os parafusos pode ser encontrada no Apendice A.

Os desenhos tecnicos do conjunto e das partes pode ser encontrado no Apendice

B.

4.3 Modelagem e simulacao computacional

Determinado a forma para o sistema e cada parte, pode-se seguir para a modelagem.

Ela foi realizada pelo software SolidWorks, que foi utilizada como geometria na

41

simulacao mecanica realizada pelo software Ansys. Os tubos sao fixados no

flutuador (na superfıcie superior e na regiao inferior das abas) e neles sao presos

os conectores com parafusos e os roletes (Figura 4.9). Os parafusos e porcas

considerados para os conectores sao 7/8”.

Figura 4.9: Flutuador com as estruturas de roletes e em contato com a torre. O com-

primento da torre representa o espaco de movimento do flutuador. Fonte: arquivo

pessoal.

A geracao da malha, parte posterior a simulacao, foi realizada pela reco-

mendacao do software (Figura 4.10, 4.11 e 4.12). Devido simetria do flutuador,

a carga da onda considerada e distribuida atraves de um linha central de um dos

lados do converso (Figura 4.13)r. Os pontos de fixacao da simulacao sao os rolos de

polietileno. Informacoes sobre a malha estao presentes na figura 4.14:

42

Figura 4.10: Malha do conjunto. Fonte: arquivo pessoal.

Figura 4.11: Malha da estrutura de roletes superior. Fonte: arquivo pessoal.

43

Figura 4.12: Malha da estrutura de roletes inferior. Fonte: arquivo pessoal.

Figura 4.13: Forca da onda distribuida pela linha central do flutuador. Fonte:

arquivo pessoal.

44

Figura 4.14: Informacoes sobre a formacao da malha. Fonte: arquivo pessoal.

Os resultados procurados sao o coeficiente de seguranca para o caso estatico e

para o caso de fadiga, junto com o numero de ciclos de vida do sistema. Como o

caso utilizado seria o da maior carga de onda possıvel, os valores suficientes para os

fatores de seguranca sao acima de 1, resistindo as cargas. Este calculo de fadiga foi

feito considerando ciclos senoidais de zero ate a carga maxima. Informacoes sobre

a simulacao estatica e de fadiga podem ser encontradas pelas figuras 4.15 e 4.16.

Os resultados encontrados para as simulacoes sao:

Figura 4.15: Informacoes sobre a simulacao estatica. Fonte: arquivo pessoal.

45

Figura 4.16: Informacoes sobre a simulacao de fadiga. Fonte: arquivo pessoal.

Figura 4.17: Simulacao da regiao crıtica do conversor com calculo do coeficiente de

seguranca para carga estatica. Fonte: arquivo pessoal.

Verificando os resultados de resistencia estatica do Ansys para a carga critica de

onda, todos os coeficientes de seguranca para os sistemas foram acima de 1 (Figura

4.17), como pode ser visto pela combinacao de cores e a legenda. Isso significa

que a estrutura resiste a maior altura de onda possıvel da tabela de dados utilizados.

46

Figura 4.18: Simulacao da regiao crıtica do conversor para o numero de ciclos de

vida em fadiga. Fonte: arquivo pessoal.

Figura 4.19: Simulacao da regiao crıtica do conversor para o coeficiente de seguranca

para fadiga. Fonte: arquivo pessoal.

Este calculo de fadiga foi feito considerando ciclos senoidais de zero ate a carga

crıtica. Seguindo para os resultados de fadiga, o sistema apresenta diversos pontos

que os coeficientes de seguranca foram abaixo de 1, com a cor vermelha (Figura

4.19). Para a regiao mais extrema, a quantidade mınima para a vida em fadiga e

de cerca de 800 ciclos (Figura 4.18). Entretanto, a tabela de dados de incidencia

de ondas considerada (Figura 3.4) apenas preve apenas 1 onda de 11 metros, que

foi a utilizada para a simulacao, durante o perıodo de 1 ano. Isto significa que a

47

incidencia nao e alta o suficiente para completar o numero de ciclos necessarios,

o mınimo de vida para o caso. Para o local de aplicacao do conversor, Pecem no

nordeste, a media de ondas e de 1.5 metros, com raras alturas acima de 2.5m [18].

Entao e possıvel considerar que o sistema nao falha para fadiga.

Conforme o projeto do conversor foi avancando, outras formas geometricas

em potencial para o flutuador foram avaliadas, em especial, o cone (Figura 4.20).

Ele se propos como um possıvel candidato melhor que a piramide invertida de

base estrelar. Entao foi realizado uma simulacao como a anterior para este caso.

Entretanto, foram apenas utilizados o modelo de roletes inferior, tanto na parte

superior quanto a regiao inferior.

Figura 4.20: Modelo de flutuador conico. Fonte: PPE/COPPE

Fazendo a forca da onda de 11 metros atuando apenas de um das metades do

cone (Figura 4.21), tera os seguintes resultados para o coeficiente de seguranca para

o caso estatico e de fadiga, e o numero de ciclos para a vida em fadiga:

48

Figura 4.21: Aplicacao da forca distribuida pela area do cone. Fonte: Arquivo

pessoal

Figura 4.22: Coeficientes de seguranca para o caso estatico, na regiao mais crıtica

do sistema. Fonte: Arquivo pessoal

49

Figura 4.23: Coeficientes de seguranca para o caso de fadiga, na regiao mais crıtica

do sistema. Fonte: Arquivo pessoal

Regioes em azul e verde possuem coeficiente acima 5, amarelo entre 1 e 5, e

vermelho abaixo de 1 (Figuras 4.22 e 4.23).

Figura 4.24: Numero de ciclos de vida para fadiga, na regiao mais crıtica do sistema.

Fonte: Arquivo pessoal

A simulacao apresentou regioes em vermelho tanto para o caso estatico como

para o caso de fadiga, isto significa que o coeficiente de seguranca e abaixo de 1 e

mınimo de cerca de 200 ciclos (Figura 4.24). A justificativa para a aceitacao da vida

em fadiga do caso anterior tambem se aplica aqui, mesmo que o numero de ciclos

seja bem abaixo do anterior (aproximadamente 200 contra 800 ciclos). Entretanto,

50

para o caso estatico, isto significa que a estrutura ira falhar quando for atingida por

uma onda de 11 metros. Entao e necessario alterar o projeto, para conseguir uma

maior resistencia, das possıveis formas: aumento das dimensoes das partes, mudanca

de design ou mudanca para um material mais resistente. Das opcoes, a mudanca

de material e menos recomendada, pois o aco AISI 4145h ja um material de otimas

propriedades e muito utilizada em regioes offshore.

4.4 Manutencao das estruturas

Existem diferentes formas de realizar a manutencao das estruturas estudadas.

Opcoes a partir da bibliografia sao: manutencao corretiva, manutencao preventiva

e manutencao preditiva. [20]

Todos os modelos de manutencao possuem pontos positivos e negativos, mas e

possıvel englobar funcionalidades dos tres modelos em diferentes componentes de

um mesmo equipamento. O metodo escolhido dependera de diversos fatores, como

economico, seguranca, funcionamento da peca e etc. [20]

Para o caso deste trabalho, a simulacao determinou que o sistema nao ira falhar

por fadiga nem por carga estatica, entao uma manutencao preventiva de avaliacoes

periodicas e uma escolha aceitavel. Entretanto, e necessario avaliar outras formas

de falha que nao foram aprofundadas, como a corrosao. Alem disso, estes sao

alguns componentes dentre diversos do conversor de energia das ondas proposto;

logo, e necessario que o plano de manutencao das estruturas apresentadas esteja

integrado com as das outras partes. Esta otimizacao e ainda mais fundamental

devido o conversor estar a uma distancia consideravel da costa brasileira, sendo de

acesso complicado para tecnicos e engenheiros responsaveis pela manutencao.

51

Capıtulo 5

Conclusao e sugestoes para futuros

trabalhos

5.1 Conclusao

Diversas opcoes de energia renovaveis estao sendo desenvolvidas atualmente, como

pode ser visto pela grande quantidade de opcoes diferentes para a extracao de

energia a partir das ondas. As vantagens deste tipo de conversor vao alem da

geracao de energia limpa, possuem a possibilidade de implantacao de ambientes

marinhos longe da costa, tendo assim menor poluicao visual e sonora; e a possıvel

utilizacao para dessalinizacao.

A proposta deste trabalho foi a avaliacao estatica e de fadiga para uma estrutura

deslizante que seria utilizada para o conversor de energia das ondas desenvolvido

pelo PPE/COPPE. A simulacao apresentou resultados que comprovam a possibi-

lidade de utilizacao da estrutura no flutuador de base em formato de estrela, nao

havendo falhas por fadiga nem por carga estatica. Entretanto, para o conversor de

cone, ela teria que sofrer alteracoes, de preferencia dimensionais ou alteracao no

design, ou mudancas na propria forma da estrutura do conversor.

Alem disso, a escolha adequada dos materiais foi fundamental para o projeto,

levando-se em consideracao nao apenas as cargas estaticas e dinamicas, mas

tambem a corrosao marıtima, sendo escolhidos materiais com grande resistencia e

52

utilizacao neste tipo de ambiente. Entretanto, nao foram investigados os efeitos da

agua do mar em curto, medio e longo prazo com calculos da deterioracao, sendo

assim, uma recomendacao para futuros trabalhos.

5.2 Proposta para trabalhos futuros

Como este trabalho foi o primeiro passo no desenvolvimento da estrutura de roletes

para o conversor de energia das ondas do PPE, e recomendavel uma avaliacao mais

profunda sobre outras geometria possıveis, para que se consiga o maior equilıbrio

entre maior funcionalidade desejada e menores custos de producao e manutencao.

Para assim, aumentar a viabilidade do projeto.

Outra proposta de trabalho futuro e a avaliacao de outras possıveis falhas, em

especial a corrosao. O ambiente marinho tem grande potencial corrosivo-erosivo

devido a presenca da agua salgada do mar. Tribocorrosao e uma grande area

de estudo que envolve todos os aspectos das interacoes tribologicas e processos

eletroquımicos. Um grande numero de materiais resistentes contam com uma

camada protetora entre o centro do material e o ambiente. Logo, por ser uma fina

camada, acao de partıculas solidas no fluido ou cavitacao podem remove-la. [6]

E a ultima proposta e a integracao do sistema de roletes dentro do plano de

manutencao do conversor, como foi comentado ao final do ultimo capıtulo.

53

Capıtulo 6

Referencias Bibliograficas

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diga: Tecnicas e praticas de dimensionamento estrutural sob cargas reais de servico.

San Bernardino: JTP Castro, 2013.

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Shigley: Projeto de Engenharia Mecanica. 8 ed, NY: McGraw-Hill, 2011.

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Cambridge: Cambridge Universuty Press, 1990.

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lecular Weight Polyethylene. 2003. 17 f. Department Of Mechanical Engineering,

University Of Pittsburgh, Pittsburgh, 2003.

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production. 2008. 7 f. Electrical Engineering, Nova University Of Lisbon, Caparica,

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tures, Trondheim, Norway, v. 20, n. 4, pp. 185-201.

[9] DREW, B.; PLUMMER, A. R.; SAHINKAYA, M. N., 2009, A review of wave

energy converter technology. Procedings of the Institution of Mechanical Engineers,

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54

[10] FALCAO, A. F. de O., 2010, Wave energy utilization: A review of the

technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Lisbon, Portugal, v. 14,

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[11] FALCAO, Antonio F. O. et al. Hydrodynamics of the IPS buoy wave energy

converter including the effect of non-uniform acceleration tube cross section. Re-

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Acesso em 04/10/2017.

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[18] Beserra, Eliab Ricarte. Avaliacao de sıtios para o aproveitamento dos recur-

sos energeticos das ondas do mar. 2007. Tese de doutorado. Universidade Federal

do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2007.

[19] Schwartz, Dan; Mentzer, Alex. https://linearinductionwavepower.weebly.com/linear-

point-absorbers.html. Acesso em 03/11/2017

[20] Xenos, Harilaus G.. Gerenciando a Manutencao Produtiva: O caminho para

eliminar falhas nos equipamentos e aumentar a produtividade. 1 ed, EDG

[21] Assis, L. E., Avaliacao e aproveitamento da energia de ondas oceanicas no

litoral do Rio Grande do Sul. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rio

Grande do Sul, 2010.

[22] Ishikawa, Alexander K., Analise do desemplenho de flutuadores com diferen-

tes geometrias para otimizacao de um conversor de energia das ondas. 2017. Projeto

de graduacao. Rio de janeiro

[23] Gomes, Lucas A. P., Analise de flambagem de uma estrutura nearshore para

extracao de energia das ondas oceanicas. 2017. Projeto de graduacao. Rio de

Janeiro.

[24] Pina Filho, Armando Carlos de, Apostila de Desenho Tecnico para Enge-

55

nharia Mecanica, UFRJ, Rio de Janeiro, 2011.

[25] Fastrax - Conveyor rollers. http://www.conveyorrollers.co.uk/. Acesso em

28/02/2018

56

Apendice A

Dimensionamento dos parafusos

Carga total sobre o conversor:

P = 5944996, 71N

carga sobre cada parafuso:

F = P/8 = 92890, 57

N por parafuso

Calculo da maxima tensao de cisalhamento para aco Inox 316 (limite de escoa-

mento = 450 MPa):

τmax = 0, 577 ∗ τescoamento = 259, 65MPa

Calculo do diametro mınimo:

A = F/τmax = 357, 75

Dmin =√

4 ∗ Amin/π = 21, 34mm

57

Apendice B

Desenho das pecas

58

1

23

8 7

A

B

23456 1

578 246 13

E

D

C

F F

D

B

A

E

C

TÍTULO:

DES. Nº:

ESCALA: 1:20 FOLHA 1 DE 1

A3

Projeto de graduação

Aluno:

Orientadores:

mm01

Caio Barbosa de Azevedo Torres

Armando Carlos de Pina Filho Eliab Ricarte Beserra

UFRJData: 14/11/2017

Peça Denominações Qtd. Materiais e denominações1 Braço da estrutura inferior 2 AISI 4145H - Ø ext 101.6 x Ø int 65.0 mm2 Roletes 2 UHMWPE - Ø ext 108 x Ø int 75 x 200 mm3 Conector 4 AISI 4145H

Análise de sistema deslizante para conversor de energia das ondas

4

1

23

8 7

A

B

23456 1

578 246 13

E

D

C

F F

D

B

A

E

C

TÍTULO:

DES. Nº:

ESCALA: 1:20 FOLHA 1 DE 1

A3

Projeto de graduação

Aluno:

Orientadores:

mm02

Caio Barbosa de Azevedo Torres

Armando Carlos de Pina Filho Eliab Ricarte Beserra

UFRJData: 14/11/2017

Peça Denominações Qtd. Materiais e denominações1 Braço da estrutura superior 2 AISI 4145H - Ø ext 101.6 x Ø int 65.0 mm2 Roletes 2 UHMWPE - Ø ext 108 x Ø int 75 x 200 mm3 Conector 44 Tubo conector 1

AISI 4145HAISI 4145H - Ø ext 101.6 x Ø int 65.0 mm

Análise de sistema deslizante para conversor de energia das ondas

295

2,4

552,4

129

,1°

70

100,6 j6

70

100,2

20,1

50 30

65,1

1N7

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

Orientadores:Armando Carlos de Pina FilhoEliab Ricarte Beserra

Projeto de Graduação UFRJ Unidade: mm

1 - braço da estrutura superior Data: 16/11/2017 1 Diedro Escala: 1:40

Caio Barbosa de Azevedo Torres Material: Aço AISI 4145H

R25

R67,3 R70,8

R50,8 H7

10

251,4

12,

5

18,9

22,

3

18,9

66,5 70,1

3.1

3.2

3.3

2N7

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

Orientadores:Armando Carlos de Pina FilhoEliab Ricarte Beserra

Projeto de Graduação UFRJ Unidade: mm

3 - Conector Data: 16/11/2017 1 Diedro Escala: 1:4

Caio Barbosa de Azevedo Torres

Peça Denominação Qtd. Material

3.1

3.2

3.3

Corpo

Parafuso sextavado UNC 7/8"

Porca e Arruela UNC 7/8"

2

2

2

Aço AISI 4145H

Aço Inoxidável 316

Aço Inoxidável 316

65 101,6

2000

Tolerância geral = ± 0.1

Aço AISI 4145H

3N7

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

Orientadores:Armando Carlos de Pina FilhoEliab Ricarte Beserra

Projeto de Graduação UFRJ Unidade: mm

4 - Tubo conector Data: 16/11/2017 1 Diedro Escala: 1:20

Caio Barbosa de Azevedo Torres Material:

570

,9

297

0,9

147

,50°

70

50

98,

4

100,6 j6 20,3

65,1

Aço AISI 4145H

4N7

C

D

E

B

F

A

23 14

C

F

E

A

B

D

2 14 3

Orientadores:Armando Carlos de Pina FilhoEliab Ricarte Beserra

Projeto de Graduação UFRJ Unidade: mm

1 - braço da estrutura inferior Data: 16/11/2017 1 Diedro Escala: 1:40

Caio Barbosa de Azevedo Torres Material: