Engenharia Mecânica (Belo Horizonte - Nova Gameleira)
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Navegando Engenharia Mecânica (Belo Horizonte - Nova Gameleira) por Autor "Guzzo, Márcio Expedito"
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Item 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 ExpeditoO 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.Item Análise do custo total de propriedade e depreciação: um estudo comparativo entre veículos elétricos e a combustão no cenário brasileiro(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-06-25) Sacramento, Gabriel Ferreira do; Rodrigues Filho, Fernando Antônio; http://lattes.cnpq.br/6079638386672447; http://lattes.cnpq.br/9847978553411665; Rodrigues Filho, Fernando Antônio; Moreira, Thiago Augusto Araujo; Guzzo, Márcio ExpeditoEste trabalho analisa a viabilidade econômica da eletrificação da frota de veículos leves no mercado brasileiro sob a ótica da metodologia de Custo Total de Propriedade (TCO), preenchendo uma lacuna crítica na literatura sobre transição energética e descarbonização setorial. Impulsionada pela superioridade dos propulsores elétricos, cuja eficiência energética supera 90% frente aos 40% dos motores de combustão interna, a pesquisa desenvolve uma modelagem matemática robusta aplicada à projeção de custos acumulados ao longo de um horizonte operacional de oito anos e 120.000 quilômetros. A metodologia fundamentou-se no exame comparativo rigoroso de pares equivalentes em múltiplos segmentos automotivos, integrando dados públicos do Programa Brasileiro de Etiquetagem Veicular (PBEV/Inmetro), séries temporais de desvalorização da Tabela Fipe e modelagem de custos operacionais com energia, combustíveis, manutenção e seguros. Os resultados empíricos revelam que o principal gargalo à viabilidade econômica dos veículos elétricos reside na severidade de sua depreciação patrimonial, que registrou uma perda média acumulada de 37,20% ao final do ciclo, em contraste com a maior previsibilidade e estabilidade dos modelos térmicos, que apresentaram desvalorização de 19,18%. Embora a vantagem operacional em despesas energéticas e revisões mecânicas seja estatisticamente robusta para todos os cenários, o elevado dispêndio inicial de capital (CAPEX) e custos acessórios, como apólices de seguro elevadas e pneus de alta carga, atenuam o retorno financeiro líquido. Na análise segmentada, os modelos de entrada demonstraram maior propensão à paridade financeira em regimes de alta utilização, enquanto os segmentos premium sofrem forte erosão de valor pelo impacto da depreciação. Adicionalmente, testes de estresse tecnológico comprovam a fragilidade desse equilíbrio: a simulação de degradação severa nas baterias de íons de lítio demandando substituição integral das baterias inviabilizou o TCO em 100% dos casos. Conclui-se que a competitividade da mobilidade elétrica no Brasil não é homogênea, estando intrinsecamente vinculada ao amadurecimento do mercado de usados, à redução dos custos de reposição de baterias e ao aproveitamento estratégico da matriz elétrica renovável do país, coexistindo de forma complementar com a infraestrutura consolidada e os benefícios ambientais dos biocombustíveis nacionais.Item 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 AraújoA 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.Item Dimensionamento de um sistema de captação de água para uso industrial: análise de um estudo de caso(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-06-15) Cabral, Augusto de Mattos Freire; Paulino, Tiago de Freitas; http://lattes.cnpq.br/6949861152810464; Paulino, Tiago de Freitas; Guzzo, Márcio Expedito; Malaquias, Augusto César TeixeiraO abastecimento de água em plantas industriais de operação contínua está condicionado à confiabilidade da adução e ao custo de bombeamento ao longo da vida útil, ambos sensíveis ao material de tubulação. Este trabalho aborda essa decisão por meio do estudo de caso de uma adutora de água bruta em Juiz de Fora, Minas Gerais, que capta água de uma barragem de rejeitos desativada e a transporta a uma planta industrial, com vazão de 800 m³/h ao longo de 2.366 m de linha de recalque aérea e desnível geométrico de 222 m, em horizonte de 20 anos. A instalação aérea e a temperatura de projeto de 35 °C restringem as pressões admissíveis e tornam a seleção do material o ponto central da análise, conduzida sobre aço carbono ASTM A53M Gr. B, ferro fundido dúctil K7 JGS e PEAD PE 100 SDR 9 PN 20. O regime permanente seguiu o método de Darcy-Weisbach conforme a ABNT NBR 12215-1 (2017), com rugosidade projetada para 20 anos pelo modelo parabólico de Abdel-Monim, Ead e Shabayek (2005); a verificação de transiente aplicou a equação de Joukowsky para o limite superior da sobrepressão; e a comparação econômica adotou o Custo do Ciclo de Vida a 8% a.a., com os cálculos conduzidos em planilha eletrônica e a seleção do conjunto motobomba em simulador dedicado de fornecedor. O PEAD foi eliminado no regime permanente, pois o fator fT = 0,80 a 35 °C (ABNT NBR 15561, 2017) reduz a pressão máxima de operação para 16 bar, superada em 44% no ponto crítico, enquanto o aço carbono e o ferro fundido dúctil atenderam ao critério estático, com alturas manométricas de 256,12 m e 239,49 m. A análise simplificada de transiente resultou em fatores de utilização de 111% e 114%, hipótese conservadora que, por não incorporar o tempo real de desaceleração do conjunto motobomba nem o amortecimento por atrito, não eliminou as alternativas aprovadas em regime permanente. Na comparação econômica, o aço carbono apresentou CAPEX 64% superior (R$ 27,2 milhões, ante R$ 16,6 milhões) e OPEX anual 16,6% superior, com custo do ciclo de vida 28% maior (R$ 89,1 milhões, ante R$ 69,7 milhões), resultado mantido entre 4% e 12% a.a. O ferro fundido dúctil K7 JGS é a alternativa recomendada, por reunir o menor custo do ciclo de vida e resistência à corrosão compatível com a água bruta de barragem de rejeitos.Item 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 GuimarãesA 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.Item Metodologia de montagem de motor protótipo GM 250S 6 cilindros a etanol(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-06-25) Guimarães, Vitor Hilário Souza; Rodrigues, Fernando Antônio; http://lattes.cnpq.br/6079638386672447; Rodrigues, Fernando Antônio; Guzzo, Márcio Expedito; Moreira, Thiago Augusto AraujoEste trabalho tem como objetivo principal a descrição da metodologia sistematizada para a montagem de um motor GM 250S modificado e sobrealimentado, utilizando etanol como combustível. A proposta visa fornecer um roteiro técnico detalhado, abrangendo desde a seleção dos componentes, as modificações mecânicas necessárias e com especial atenção aos procedimentos de montagem, tolerâncias dimensionais, folgas e torques de aperto viabilizando uma operação segura, isenta de quebras e alta confiabilidade. Para isso, foram abordados aspectos fundamentais para modificação de motores, incluindo características construtivas do GM 250S, vantagens do uso do etanol em motores sobrealimentados. A metodologia proposta considera práticas consolidadas da engenharia automotiva e orientações de fabricantes dos componentes utilizados, além de integrar conhecimento técnico sobre ajustes dimensionais, reforços estruturais. O resultado é uma metodologia de montagem que deve servir como referência tanto para projetos experimentais quanto para aplicações práticas no meio automobilístico, especialmente em contextos de alto desempenho, uso competitivo e científico.