Engenharia Mecânica (Belo Horizonte - Nova Gameleira)

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Navegando Engenharia Mecânica (Belo Horizonte - Nova Gameleira) por Autor "Ferreira, André Guimarães"

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    Análise de correlações para cálculo do coeficiente convectivo em trocadores de calor geotérmico
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-06-15) Araújo, Pedro Augusto Passos; Paulino, Tiago de Freitas; Barbieri, Paulo Eduardo Lopes; http://lattes.cnpq.br/9989399943912374; http://lattes.cnpq.br/6949861152810464; Paulino, Tiago de Freitas; Barbieri, Paulo Eduardo Lopes; Ferreira, André Guimarães; Guzzo, Márcio Expedito
    O aumento da demanda por sistemas de condicionamento de ar em regiões de clima tropical tem impulsionado o desenvolvimento de alternativas energeticamente mais eficientes para rejeição de calor em edificações. Nesse contexto, os trocadores de calor geotérmicos destacam-se como alternativa promissora aos sistemas convencionais com condensação a ar, devido à estabilidade térmica do solo e ao potencial de redução do consumo energético. O presente trabalho teve como objetivo dimensionar um trocador de calor geotérmico aplicado a um sistema de climatização por meio da análise comparativa de diferentes correlações convectivas internas utilizadas na estimativa da transferência de calor turbulenta. Para isso, foi desenvolvido um modelo matemático em linguagem Python 3.12 utilizando as bibliotecas CoolProp e HT, permitindo a avaliação de 22 correlações convectivas disponíveis na literatura técnica. O procedimento de cálculo envolveu a determinação das propriedades termofísicas dos fluidos, o cálculo dos números adimensionais de Reynolds e Nusselt, do coeficiente convectivo interno e da temperatura de saída do fluido. Os resultados demonstraram predominância de escoamento turbulento em todas as condições analisadas, com número de Reynolds variando entre 7654 e 14610. Observou-se elevada influência da correlação convectiva sobre os valores do número de Nusselt, cujas médias variaram entre 22,73 e 421,41. A avaliação estatística foi realizada por meio do desvio médio absoluto (MAD), desvio médio (MD) e erro percentual médio (MPE), comparando os resultados calculados com dados experimentais de referência. Entre as correlações avaliadas, a correlação de Nunner apresentou o melhor desempenho estatístico global, com MAD de 0,4292 °C e MPE de -1,8332%, enquanto a correlação de Webb apresentou o segundo melhor ajuste aos dados experimentais, com MAD de 0,7494 °C e MPE de -3,2759%. Em contraste, a correlação Dipprey–Sabersky apresentou os maiores desvios, com MAD de 1,1898 °C e MPE de -5,2044%. Os resultados evidenciaram elevada sensibilidade do modelo térmico à formulação convectiva empregada, demonstrando que a seleção adequada da correlação exerce influência direta sobre a precisão das previsões térmicas e sobre o dimensionamento de trocadores de calor geotérmicos aplicados à climatização de ambientes em regiões de clima tropical.
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    Análises aerodinâmicas de foguetes de competição estudantil
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-06-19) Sena, João Victor Penêdo; Guzzo, Márcio Expedito; Souza, José Leôncio Fonseca de; http://lattes.cnpq.br/0976210016960340; http://lattes.cnpq.br/1656525153092875; http://lattes.cnpq.br/8062246863443080; Guzzo, Márcio Expedito; Souza, José Leôncio Fonseca de; Ferreira, André Guimarães; Moreira, Thiago Augusto Araújo
    A crescente competitividade em competições estudantis de foguetes, como a Latin American Space Challenge (LASC), demanda ferramentas de análise aerodinâmica precisas e eficientes para otimização de projeto e predição de desempenho. Este trabalho estabelece uma metodologia sistemática de análise aerodinâmica para foguetes de competição estudantil utilizando Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) com o software Cadence® Fidelity®, capacitando a equipe Cefast Aerospace do CEFET-MG para futuros projetos na área de foguetemodelismo. A metodologia integra modelagem preliminar no OpenRocket, modelagem CAD tridimensional no SolidWorks e simulações CFD de alta fidelidade, com fechamento de turbulência k-ω SST e integração até a parede (y+ < 5), em três malhas globais com refinamento progressivo (656 mil, 2 milhões e 7,3 milhões de células). O erro de discretização foi quantificado por extrapolação de Richardson, obtendo-se um valor de arrasto extrapolado de referência Dext ≈ 6,66 N. Os resultados demonstraram convergência monotônica da força de arrasto (de 8,97 N na malha grossa para 7,05 N na malha fina). Uma estratégia de refinamento localizado na esteira, aplicada sobre a malha intermediária N2, levou as configurações RL3 e RL4 a valores de 6,98 N e 6,71 N, respectivamente, identificando a configuração N2-RL4 como ótima, com erro de apenas 0,8% em relação ao valor extrapolado e tempo computacional 44% inferior ao da malha global refinada. O estudo das variações de extensão do volume refinado e de nível de difusão mostrou impacto desprezível (< 0,5%) sobre o arrasto, e os níveis de refinamento RL1 e RL2 revelaram-se insuficientes para a convergência. O coeficiente de arrasto predito (CD ≈ 0,558, referenciado à área frontal do corpo) situa-se na faixa esperada para foguetes esbeltos com aletas em regime subsônico e supera em 18,5% a estimativa de baixa fidelidade do OpenRocket (CD ≈ 0,471), evidenciando que a ferramenta semiempírica tende a subestimar o arrasto de base. Este trabalho estabelece um workflow documentado para análises aerodinâmicas futuras, acelerando o desenvolvimento de projetos de foguetes pela equipe Cefast Aerospace em competições nacionais e internacionais.
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    Investigação experimental da emissividade de aços em altas temperaturas
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-06-19) Resende, Natanael Lima; Lima, Frederico Romagnoli Silveira; Silva, Ricardo Junqueira; http://lattes.cnpq.br/9730572082160219; http://lattes.cnpq.br/5446350175411464; Lima, Frederico Romagnoli Silveira; Silva, Ricardo Junqueira; Guzzo, Márcio Expedito; Ferreira, André Guimarães
    A medição precisa da temperatura em processos metalúrgicos e siderúrgicos é fundamental para garantir a qualidade do produto final e a eficiência das operações. Embora a pirometria ofereça vantagens significativas como técnica de medição sem contato, sua confiabilidade é intrinsecamente dependente da correta configuração da emissividade, uma propriedade de superfície influenciada dinamicamente pela temperatura, composição química e estado de oxidação do material. O presente trabalho tem como objetivo geral determinar experimentalmente faixas de valores de emissividade para aços específicos em altas temperaturas, visando a calibração adequada de instrumentos em ambiente industrial. A metodologia experimental foi estruturada com base no Método de Contato descrito na norma ABNT NBR 16969:2021, utilizando um forno resistivo para o aquecimento controlado de amostras instrumentadas com termopares tipo K (referência) e monitoradas simultaneamente por pirômetros espectrais. O procedimento consiste no ajuste iterativo do parâmetro de emissividade no pirômetro até que ocorra a equalização entre a medição radiométrica e a de contato. Os resultados demonstraram que o comportamento térmico das amostras analisadas é estatisticamente equivalente na faixa de 500°C a 700°C. Consequentemente, consolidou-se um valor constante de emissividade de 0,860 ± 0,023 e um slope de 1,001 ± 0,022 (com nível de confiança de 95%). A propagação da incerteza combinada destes parâmetros indicou um desvio de temperatura de aproximadamente ±6°C nas leituras do pirômetro, balizando a confiabilidade industrial do método.