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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
[1] CASTRO, Jaime Tupiassu Pinho de; MEGGIOLARO, Marco Antonio. Fa-
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,
pp. 899-902.
[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-
newable Energy, Lisbon, Portugal, v. 41, p.105-114, nov. 2011.
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[13] AWS Ocean Energy. http://www.awsocean.com/. Acesso em: 03/10/2017.
[14] Carnegie. https://www.carnegiece.com/. Acesso em: 03/10/2017.
[15] Ecotricity. https://www.ecotricity.co.uk/. Acesso em 04/10/2017.
[16] Ocean Power Technologies. http://www.oceanpowertechnologies.com/.
Acesso em 04/10/2017.
[17] Chiaverini, Vicente. Tecnologia mecanica: materiais de construcao
mecanica. Vol. III. 2a edicao. Sao Paulo. McGraw-Hill, 1986.
[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
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: