Programa de Pós-Graduação

Engenharia Mecânica

Área de concentração: Termofluidomecânica

A área de concentração termofluidomecânica tem forte apelo na região, em função da necessidade de estudos em conversão de energia, termodinâmica, em dinâmica dos fluidos e em máquinas de fluxo. Desta forma, temas clássicos em mecânica dos fluidos são discutidos de forma a associar o equacionamento aos fenômenos físicos para análise e modelagem matemática.
Esta área envolve os princípios da termodinâmica, abordando as definições básicas e as propriedades das substâncias puras, além de estudos para sistemas, volumes de controle e suas aplicações industriais.
São ainda aplicados conceitos relacionados aos mecanismos de condução, convecção e radiação, condução de calor unidimensional e multidimensional em regime transitório e permanente, bem como de irreversibilidade e disponibilidade, no estudo de processos industriais em geral e também mais especificamente para os ciclos motores e de refrigeração.

Linha de pesquisa - Tecnologia de processos

Esta LP congrega os projetos industriais para estudos de Termofluidomecânica, desde a criação de protótipos e sua otimização até a análise de dados industriais reais, com o objetivo de melhorar a eficiência em transporte de fluído e energia.

  • 1. Estudo da perda de carga em sistema core annular flow com óleo de elevada viscosidade.

    Descrição: Visando minimizar o consumo de energia, necessária para bombear líquidos de alta viscosidade utiliza-se o processo do core annular flow, que consiste no deslocamento do fluido como óleo dentro de um anel de água reduzindo a perda de carga, tendo como principais parâmetros de estudo, a variação da perda de carga e a potência consumida pelas bombas.

  • 2. Ferramentas computacionais para dinâmica de fluidos.

    Descrição: Este projeto tem por objetivo o desenvolvimento de ferramentas matemáticas para simulação fluidodinâmica, transferência de calor e problemas conjugados em transmissão de calor, utilizando-se da técnica de resolução de problemas inversos em transferência de calor.

  • 3. Técnicas de monitoramento térmico e diagnóstico da combustão

    Descrição: Aplicações em monitoramento térmico de processos térmicos, diagnóstico da combustão, controle de processos térmicos industriais e simulação em CFD abrangendo sistemas com transferência de calor.

  • 4. Estudo numérico e experimental em armazenadores térmicos com materiais de mudança de fase

    Descrição: Modelagem matemática em problemas de materiais com mudança de fase, como por exemplo, gelo e parafinas e comparação com medições experimentais. Projeto de bancos de gelo e janelas térmicas. Aplicação em conforto térmico.

  • 5. Avaliação dos efeitos sobre o meio ambiente, incluindo a saúde humana, de processos industriais metalúrgicos (incluindo corrosão e mineração) e da indústria petrolífera.

    Descrição: O objetivo desta linha de pesquisa é desenvolver métodos integrados de avaliação da qualidade ambiental relacionados aos impactos de processos industriais que envolvam o uso de processos de corrosão e aqueles relacionados à obtenção e refino de petróleo. A linha de pesquisa inclui ferramentas físico-químicas, de biodisponibilidade e ecotoxicológicas para estabelecer o risco associado aos processos envolvidos na indústria metalúrgica na indústria de petróleo.

  • 6. Avaliação de risco ambiental de nanopartículas e outros resíduos de processos industriais.

    Descrição: Nesta linha de pesquisa serão utilizados os métodos padronizados brasileiros e internacionais para determinar o risco associado à produção de nanopartículas e resíduos utilizados ou provenientes das atividades industriais metalúrgicas, petrolíferas e outras associadas a elas. Os métodos baseiam-se na concepção de testes físico-químicos, ecotoxicológicos e biotecnológicos para determinar o risco dessas substâncias e produtos, incluindo o estudo do seu ciclo de vida.

Linha de pesquisa - Tecnologia de materiais

Esta LP tem por objetivo analisar as propriedades mecânicas, a resistência à corrosão e o comportamento tribológico de materiais metálicos e compósitos poliméricos, com aplicações em processos termofluidomecânicos.

  • 1. Avaliação das propriedades mecânicas e de corrosão em materiais para próteses dentárias

    Descrição: A interação entre materiais metálicos e fluidos corpóreos pode acarretar num desgaste prematuro da superfície de próteses através de processos corrosivos. Além disso, o processo de fabricação pode gerar uma diminuição da vida útil destes materiais caso haja algum defeito como porosidade e trincas térmicas. O presente projeto analisa o emprego de tecnologia 3D para fabricação de próteses parciais removíveis de titânio em comparação ao processo convencional de cera perdida, correlacionando microestrutura interna, propriedades mecânicas e resistência a corrosão.

  • 2. Simulação computacional da transferência de calor em processos de fundição

    Descrição: Para um melhor controle e entendimento da solidificação de lingotes cilíndricos em processos de fundição convencional e lingotamento contínuo é fundamental analisar o comportamento da transferência de calor ao longo do perímetro da seção cilíndrica. A correlação entre estruturas dos lingotes e os parâmetros do processo possibilitam a otimização da qualidade do produto final em função das características operacionais do processo de solidificação. Por esse motivo, a análise matemática do fluxo de calor durante o processo de solidificação vem auxiliar este estudo, que depende fortemente do coeficiente transitório de transferência de calor na interface metal/molde na solidificação de peças de pequenas espessuras e no lingotamento contínuo.

  • 3. Tratamentos termoquímicos em cilindros de laminação

    Descrição: A laminação é um processo de conformação mecânica empregado para redução de chapas, barras ou perfis metálicos por meio da passagem destes entre dois ou mais cilindros girantes (cilindros de laminação). A vida útil de um cilindro de laminação empregado na conformação de chapas de aço é de extrema importância no custo de todo o processo devido ao seu alto custo de fabricação, onde seu desgaste prematuro pode acarretar em um alto valor agregado. Sendo assim, este projeto visa avaliar a deposição eletrolítica de elementos de liga na superfície de cilindros de laminação afim de avaliar sua correlação com a resistência mecânica superficial e consequentemente a vida útil destes componentes.

  • 4. Análise de tensões em tubulações industriais

    Descrição: O escoamento de fluidos por tubulações que contém trechos retos e curvos pode apresentar diferentes respostas mecânicas ao material empregado para sua fabricação. Estas variações geométricas, bem como o tipo de fluido passante podem gerar tensões localizadas em pontos críticos tendendo a formar micro trincas, o que pode levar ao rompimento por fadiga. O presente projeto tem como objetivo analisar o comportamento das tensões envolvidas em trechos retos e curvos sujeitos à pressão interna ocasionada pelo escoamento de fluidos.

  • 5. Efeitos dos parâmetros térmicos de lingotamento contínuo de cobre na laminação

    Descrição: Dentre os processos de solidificação mais empregados na indústria metalúrgica, o lingotamento de tarugos maciços tem seu lugar de destaque. Os efeitos dos parâmetros térmicos como velocidade de lingotamento e superaquecimento implicam em estruturas brutas de solidificação que afetarão as propriedades mecânicas do fundido. Neste projeto pretende-se elaborar correlações entre parâmetros operacionais de equipamentos de lingotamento contínuo com a estrutura resultante e a qualidade de tubulações de cobre eletrolítico.

  • 6. Simulação do processo de solidificação por lingotamento contínuo

    Descrição: Métodos numéricos empregados na simulação de processos que envolvem transferência térmica na solidificação de ligas metálicas são uma ferramenta fundamental para melhor compreensão de fenômenos impossíveis de se observar experimentalmente. Neste projeto serão avaliados os processos de solidificação por lingotamento contínuo através da abordagem por diferenças finitas afim de se determinar os principais parâmetros térmicos que definem a formação microestrutural durante a solidificação de ligas metálicas.

  • 7. Resistência à corrosão de componentes metálicos após processos de soldagem aplicados na indústria de extração de petróleo.

    Descrição: O desenvolvimento tecnológico cada vez mais demanda materiais que apresentem características especificas para a variedade de aplicações e segmentos. Portanto, a exploração de petróleo em plataformas offshore motivou o desenvolvimento de ligas metálicas e revestimentos anticorrosivos para aplicação em dutos submarinos, risers, linhas de exportação de gás, entre outros equipamentos. De forma geral, a produção desses componentes destinados a indústria de extração de petróleo, são feitas por processos de fundição em moldes de areia, ou mesmo de cerâmica, uma vez que não há outro processo de conformação economicamente viável para a produção desses tipos de peças e a soldagem deste componentes é necessária tanto na união de partes, durante o processo de montagem, quanto em operações de pequenos reparos de defeitos provenientes do processo de solidificação das peças. Entretanto após a soldagem, o ciclo térmico que ocorre na zona termicamente afetada (ZTA) pode alterar o balanço entre as fases, ferrita e austenita, além da precipitação de fases deletérias para a resistência à corrosão. Logo, o projeto propõe estudar a influencias da mudança microestrutural proveniente do processo de soldagem sobre a resistência à corrosão de materiais para aplicação em componentes para a industria petroquímica.

  • 8. Correlações entre o processo de solidificação de ligas metálicas com a morfologia microestrutural e as propriedades mecânicas

    Descrição: Avaliar a influência da morfologia, da escala e distribuição de fases metaestáveis nas propriedades mecânicas de ligas metálicas produzidas por solidificação transitória.

  • 9. Correlação entre microestruturas de solidificação e resistência à corrosão de ligas para aplicação tribológica.

    Descrição: Em decorrência de uma ampla gama de condições operacionais e várias formas de crescimento que podem existir durante o processo de solidificação de ligas metálicas, diferentes e variadas morfologias microestruturais podem ser formadas. Os espaçamentos celulares, dendríticos ou interfásicos, a morfologia, dimensão e distribuição de fases intermetálicas, são exemplos de parâmetros microestruturais que podem afetar significativamente as propriedades mecânicas de fundidos, e podem ser influentes também em outras propriedades como resistências à corrosão e ao desgaste. Contrariamente à tendência que se verifica com relação à resistência mecânica que aumenta sempre com a diminuição dos espaçamentos dendríticos, a resistência à corrosão depende adicionalmente da natureza eletroquímica do par soluto/solvente. Esse aspecto evidencia o papel da redistribuição do soluto durante a solidificação em decorrência do comportamento anódico ou catódico dos componentes de cada liga, lembrando ainda que o fenômeno de rejeição de soluto ou solvente pode segregar o componente para os contornos e regiões intercelulares ou interdendríticas durante o processo de solidificação. Portanto, correlacionando as microestruturas resultantes da solidificação a um determinado comportamento eletroquímico de uma liga para aplicação tribológica, é possível eleger melhor microestrutura para uma resistência à corrosão mais adequada.

  • 10. Alterações nas propriedades do benzeno pela interação com solventes empregados na formulação de tinta de revestimento interno de tanques de armazenamento

    Descrição: Sendo o benzeno um solvente extremamente agressivo e com propriedades muitas vezes tóxicas, seu armazenamento deve ser assegurado para que não haja exposição ao ambiente. Os tanques para seu armazenamento demandam uma alta proteção anticorrosiva, sendo necessária a manutenção constante dos mesmos. O presente projeto pretende analisar soluções envolvidas na pintura de tanques de armazenamento de benzeno e sua interação com o produto armazenado.

  • 11. Efeito da saliva artificial na resistência à corrosão de liga para prótese dentária

    Descrição: Titânio (Ti) e suas ligas são usados para muitas aplicações dentárias, sua popularidade é principalmente devido à boa propriedade mecânica, alta resistência à corrosão e excelente biocompatibilidade. No entanto, o Ti também pode causar interações químico-biológicas. Além disso, a libertação de íons metálicos, a partir de fios ortodônticos, através do processo de corrosão também pode manchar a superfície do esmalte e, em consequentemente, levar a um resultado estético negativo. Considerando que a composição da saliva é altamente complexa, contendo tanto sais inorgânicos como componentes orgânicos. Esta composição depende de muitos fatores, como: alimentos, idade e doenças podendo levar a uma variação do pH da saliva em torno de implantes dentários. Portanto, a partir de testes de corrosão com exposição a condições aproximadas, fazendo-se uso de solução de saliva artificial, torna-se possível prever a influência de tais variáveis sobre a resistência à corrosão de ligas utilizadas em próteses dentárias, sendo este o foco objeto de estudo do projeto.

  • 12. Estudos de fases intermetálicas na solidificação transitória para reforço de propriedades mecânicas de ligas a base de Mg-Zn

    Descrição: Nos últimos anos, o magnésio e suas ligas mereceram atenção especial devido às suas propriedades mecânicas. Com base na escassez de trabalhos de caracterização relacionados tanto com a morfologia da mistura eutética como com o desenvolvimento de partículas intermetálicas de equilíbrio e não-equilíbrio em ligas de Mg-Zn, várias análises serão realizadas enfatizando e discutindo tais aspectos. O objetivo deste trabalho é analisar ligas do sistema Mg-Zn identificando os intermetálicos formados dentro e fora do equilíbrio de solidificação (MgZn2 e Mg4Zn7) e sua influência como reforço de propriedades mecânicas.

Área de concentração 2: Gerenciamento eletroenergético e controle de processos

A área de gerenciamento eletroenergético e controle de processos, envolve pesquisas para a integração de várias tecnologias, ferramentas e instrumentos, com o intuito de operar processos ou controlar sistemas, visando obter melhor desempenho, maior produtividade e melhoria de condições operacionais e de segurança, desde insumos até o produto final, envolvendo uma grande diversidade de aplicações industriais.
Esta área tem por foco o aprimoramento de sistemas de medição e controle de processos, gestão da utilização de insumos energéticos e melhoria da competitividade, pela utilização e desenvolvimento de novas ferramentas de coleta e tratamento de dados com base em lógicas clássicas e não clássicas. Além da automação de equipamentos, instrumentação e sistemas convencionais, consideram-se também os novos desenvolvimentos de robotização, envolvendo a adequação e projeto de sistemas especialistas para apoio a decisão de operadores de processos de maior complexidade.
Quanto aos aspectos inerentes à racionalização e eficientização do uso de energia na indústria, devem ser considerados todos os aspectos de custos que direta ou indiretamente incidem sobre o produto final, através de buscas na eliminação de desperdícios e otimização da matriz eletro energética da indústria.

Linha de pesquisa – Controle e automação mecânica

Esta LP possibilita o desenvolvimento de mecanismos para controle e avaliação de eficiência de processos industriais, resultando na otimização e redução de custos operacionais.

  • 1. Desenvolvimento de modelos para Monitoramento de Falhas em Maquinas eletromecânicas através de Sistemas computacionais

    Descrição: Este projeto tem como objetivo investigar novas formas de modelagens capazes de permitir a implantação de sistemas computacionais que possam monitorar de maneira eficiente falhas em máquinas eletromecânicas. As falhas que se pretende estudar para um processo de monitoramento neste projeto são as mais típicas de uma Máquina eletromecânica, tais como; aquecimento excessivo de mancais, rolamentos defeituosos, processos de lubrificação inoperante, cargas elétricas excessivas, corrente elétrica excessiva, voltagem fora dos padrões e defeitos relacionados ao controle e automação intermitentes.

  • 2. Construção de Sistemas de medição e controle de processos industriais com utilização de algoritmos baseados em lógicas não clássicas

    Neste projeto consideram-se os aprofundamentos das pesquisas em tipos de medições e controle que têm como objetivo encontrar as condições otimizadas através de técnicas que utilizam as lógicas não-clássicas. As investigações são direcionadas para a construção de algoritmos mais eficientes nas questões relacionadas as medições e controle de processos Industriais. Com os resultados destas pesquisas o objetivo é  construir controladores adaptativos que respondam de maneira satisfatória o problema da medição e controle das maquinas eletromecânicas usadas em processos industriais. 

  • 3. Avaliação e criação de novas formas para a medição e a avaliação da eficiência eletroenergética em Sistemas Industriais

    Descrição: Este projeto trata do desenvolvimento de pesquisas com abordagens do problema relacionado com formas de medições e grandezas envolvidas nas avaliações de eficiência energética. O objetivo é agregar valores utilizando técnicas não convencionais à estas pesquisas que envolvem determinação de valores correspondentes as grandezas físicas correlacionadas a eficiência energética e novas técnicas de medições que venham a produzir adequações aos índices de eficiência energética considerando a importância deste assunto em ambientes industriais. 

  • 4. Desenvolvimento de técnicas modernas para a Integração de tecnologias de comunicação utilizada na Internet das coisas

    Neste projeto será abordado o tema relacionado a comunicação entre as maquinas e técnicas de controle moderno envolvendo o conceito mais conhecido como “Internet das coisas”. A pesquisa aborda novas técnicas de comunicação através de estudos de atuais ou de novos protocolos com o objetivo de obter condições técnicas para o desenvolvimento de analise e de aplicativos inovadores utilizando algoritmos baseados em lógicas clássicas e não-clássicas tais como Lógica Fuzzy e Paraconsistente.

  • 5. Desenvolvimento de novas formas de Modelagens e simulações de controladores industriais

    Este projeto destina-se a pesquisa e desenvolvimento de modelagens de Controladores Industriais aplicando Lógica Não-Clássicas entre estas se destacando a Lógica Paraconsistente e suas extensões. O projeto tem como objetivo criar aplicativos ou programa de computador e Hardware de novos controladores de maquinas de automação industrial com base nos conceitos fundamentais da Lógica Paraconsistente Anotada. 

  • 6. Estudos e Desenvolvimento de Sistemas Especialistas aplicados em controle e operação de sistemas eletro-energéticos.

    Descrição: Este projeto tem como objetivo desenvolver métodos e modelos de aplicação de Sistemas Especialistas dedicados controle e operação de sistemas eletro-energéticos. O objetivo é desenvolver modelagens e novas arquiteturas para obtenção de Sistemas Especialistas inteligentes para a análise e tomada de decisão.

  • 7. Desenvolvimento de métodos de análises e controle de qualidade industrial através de abordagens não clássicas.

    Descrição: Este projeto tem como objetivo o desenvolvimento de métodos para determinação de índices de qualidade utilizando interpretações e analises baseadas em Lógicas Não clássicas. Entre as lógicas não clássicas utilizadas destaca-se a Lógica Paraconsistente Anotada que pode permitir a construção de modelos algorítmicos mais apropriados para  analises baseadas em sinais incertos e contraditórios.

  • 8. Avaliação de Simuladores para projetos dedicados a Automação mecânica e projetos industriais.

    Descrição: Este projeto promove a pesquisa de novas tecnologias capazes de serem aplicadas à Automação mecânica através do estudo dos atuais simuladores. Tem como objetivo o desenvolvimento de investigar e criar novos métodos para melhorar técnicas e índices de eficiência na automação e controle de projetos industriais.

  • 9. Estudo e analises de Energias alternativas e integração a redes elétricas.

    Este projeto destina-se ao estudo e pesquisas sobre energias alternativas e a criação de métodos e novas formas de sua integração as redes de energia elétrica. As pesquisas são direcionadas as energias alternativas que devem ser munidas de sistemas de controle de modo que estas possam ser integradas as linhas de distribuição de energia elétrica sem ocasionar distúrbios ou geração de contingências capazes de afetar a qualidade da energia disponível aos consumidores. Este projeto se alinha as necessidades de que novas formas e técnicas adaptativas são necessárias neste campo de conhecimento.

  • 10. Pesquisas e desenvolvimento de Controle adaptativo de Máquinas Elétricas com base em Lógica Paraconsistente.

    Descrição: Neste projeto são desenvolvidas pesquisas de aplicação da Lógica Paraconsistente para construção de novos tipos de controle de maquinas elétricas em modos adaptativos interpretados sob esta lógica não-clássica. São investigadas novas técnicas nas quais os cálculos e equações das malhas de controle são totalmente baseados em Lógica Paraconsistente ou em funcionamento hibrido com outras lógicas clássicas e não clássicas.

  • 11. Desenvolvimento de Modelos e Ferramentas computacionais para o estudo e simulação em dinâmica dos fluídos

    Descrição: O projeto consiste na investigação de modelos computacionais baseados em plantas de transportes de fluidos com finalidade específica para modelagens, análises e estudos na área da Mecânica dos fluidos e suas extensões. Neste projeto são feitas comparações entre modelagens das ferramentas computacionais existentes e criação de modelos dedicados às plantas operacionais disponíveis em laboratório.

  • 12. Desenvolvimento de Software dedicado a análises de imagens de solda em peças mecânicas e tubulações industriais.

    Descrição: Neste projeto são aplicados os conceitos de tratamento de imagem considerando novas formas de interpretação e analises digital para verificações da existência de falhas, fissuras ou outros defeitos que possam demonstrar o índice de qualidade de soldas em peças mecânica. A modelagem algorítmica e o desenvolvimento de softwares dedicados a estas análises são desenvolvidos com base em Lógica clássica e em lógica Paraconsistente Anotada.

  • 13. Aplicação de técnicas de automação de recursos de transporte para pessoas com redução de mobilidade

    Descrição: Este projeto destina-se ao estudo e pesquisas sobre modelos matemáticos e computacionais aplicados a automação e desenvolvimento de próteses e dispositivos de locomoção para pessoas que possui deficiência física e dificuldade de mobilidade. Neste projeto serão aplicadas técnicas de engenharia mecânica para o aprimoramento de próteses e dispositivos de transporte para pessoas deficientes bem como estudos e viabilidades de recursos capazes de oferecer conforto em tratamentos fisioterápicos.

  • 14. Aplicação de técnicas de inteligência artificial em estimação de dados supervisionados

    Descrição: Neste projeto são utilizadas técnicas baseadas em lógica paraconsistente para criação de modelos computacionais capazes de efetuar estimação de estados a partir de banco de dados históricos obtidos em situações de incerteza. Esta pesquisa tem como objetivo investigar novas ações de analise matemática e modelagem, visto que os dados supervisionados extraídos de condições incertas necessitam de tratamento especial para oferecer maior confiança na tomada de decisão, principalmente quando é necessária a atuação de estimação de valores.

  • 15. Desenvolvimento de técnicas não-convencionais aplicadas à tomadas de decisão em gestão, monitoramento e controle de níveis de qualidade em processos industriais

    Descrição: Sistemas Especialistas são ferramentas poderosas para o apoio a tomada de decisão em tempo ideal para o controle correto de um processo industrial. Neste projeto são desenvolvidas ferramentas computacionais e Sistemas Especialistas com base em modelos baseados em técnicas não-convencionais com o objetivo de analises e interpretações de condições ideais para tomadas de decisão bem como ao monitoramento correto de ações que possam elevar o nível de qualidade dos processos industriais.

  • 16. Sistema especialista para análise e apoio na tomada de decisão na gestão econômica do setor energético

    Descrição: Este projeto tem como objetivo investigar o mercado da energia elétrica tanto na sua geração como na transmissão e distribuição. Investigar também outras formas e outros tipos de energias renováveis e não renováveis bem como estudar o modelo econômico que as permeia. Nesta pesquisa é necessário se coletar dados para os ensaios e para a criação de modelos eficientes cujo objetivo é sustentar novas analises e implementar algoritmos para o apoio a tomada de decisão. 

  • 17. Sistemas especialistas aplicados em controle e operação de sistemas eletro-energéticos.

    Descrição: Neste projeto são desenvolvidas pesquisas elaboradas para a obtenção de dados a partir de modelos reais e a efetuação de modelagens matemática para a elaboração de novos tipos de Sistemas Especialistas que sejam capazes de atuarem em sistemas de controle eletro-energéticos. Estas novas técnicas originadas deste projeto têm como finalidade procurar melhoras que aumentem a eficiência do controle operacional de Sistemas eletro-energéticos na área de geração, transmissão e distribuição.