CT - TCC - Engenharia Mecânica
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TCC Estudo do tempo de moagem e da sinterização na microestrutura e densificação de um compósito Mo-Cu(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-07-08) Melo, André Luiz Pachêco de Melo; Costa, Franciné Alves da; http://lattes.cnpq.br/8698567925323942; http://lattes.cnpq.br/7119492889693682; Costa Júnior, João Carlos Arantes; Morais, Luís Matheus Fernandes deA combinação de um material metálico como o molibdênio (Mo) e um metal de transição externa como o cobre (Cu) permite a formação de um compósito que alia a boa trabalhabilidade e a alta condutividade elétrica e térmica do cobre a elevada resistência ao desgaste do molibdênio. Esses compósitos são amplamente empregados em aplicações que exigem desempenho térmico e mecânico elevados, como contatos elétricos, dissipadores de calor e encapsulamento de dispositivos de micro-ondas. A produção desses materiais por meio da rota da metalurgia do pó, composta pelas etapas de mistura de pós ou moagem de alta energia, compactação e sinterização com fase líquida, viabiliza a fabricação de peças com geometrias complexas e composições controladas. Entretanto, a obtenção de compósitos densificados enfrenta desafios consideráveis, devido a insolubilidade mútua entre o molibdênio e cobre. Este trabalho investiga a influência do tempo de moagem dos pós HMA-15,34%Cu nas características dos pós Mo-25%Cu e na densificação, microestrutura e propriedades dos compactos sinterizados. Os pós de HMA-15,34%Cu foram moídos em moinho planetário Pulverisset 7 com recipiente e bolas de metal duro. A razão em massa de pó para bolas usada foi de 1:5. Tais pós foram moídos sob álcool etílico, a 400 rpm durante 20h. Em seguida, eles foram reduzidos a 800°C em forno resistivo tubular sob atmosfera de hidrogênio (H2) de 316ml/min. Os pós de Mo-25%Cu obtidos foram compactados a 250 MPa em uma matriz cilíndrica uniaxial e seus compactos sinterizados a 1200°C por 1h sob atmosfera de H2. Os compactados de pós Mo-25%Cu sinterizados oriundos da mistura manual alcançaram uma densidade relativa de 86,11%, enquanto os compactos de pós moídos por 20h alcançaram 96,81% de densidade relativa. Os compactos de pós misturados alcançaram valores de microdureza e condutividade elétrica de apenas 165 HV e 35% IACS, respectivamente, enquanto os compactos de pós moídos por 20h atingiram valores de 239,61 HV e 46,78% IACS.TCC Análise de trocador de calor compacto em unidades de potência de carros de fórmula 1(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-07-10) Feitosa, Guilherme Augusto da Silva; Tapia, Gabriel Ivan Medina; Lima, Álvaro Augusto Soares; Bessa, Kleiber Lima deUm dos maiores desafios na engenharia automotiva da Fórmula 1 é o gerenciamento térmico. As modernas unidades de potência, com seus motores híbridos de alta eficiência, geram calor intenso em espaços muito limitados. Nesse contexto, os radiadores são componentes cruciais para manter a temperatura ideal de operação e, ao mesmo tempo, contribuir para a redução de peso e otimização do espaço no carro. Este trabalho tem como objetivo principal analisar o funcionamento do radiador de água em carros de Fórmula 1 e determinar a menor área necessária para garantir que o motor opere de forma segura durante as corridas e em qualquer pista. O estudo se concentra em um radiador vertical do tipo ar-líquido com tubos planos e aletas venezianas. Para isso, foi realizada uma análise comparativa utilizando dois fluidos refrigerantes: água pura e uma mistura de água e etilenoglicol. Os resultados demonstraram que a mistura de água e etilenoglicol permite uma redução significativa na área do radiador, evidenciando suas vantagens térmicas para aplicações de alta performance. Isso ocorre porque a mistura permite que o sistema opere em temperaturas mais elevadas sem entrar em ebulição, o que otimiza a eficiência do arrefecimento. A análise em regime permanente do comportamento dos fluidos, focando na carga térmica solicitada, possibilitou determinar as áreas ideais para cada cenário, com a mistura de etilenoglicol oferecendo um design mais compacto.TCC Ducted wind turbines: technical feasibility study in wind energy generation in Rio Grande do Norte(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-07-10) Tavares, Taynara Rodrigues; Tapia, Gabriel Ivan Medina; Lima, Alvaro Augusto Soares; Bessa, Kleiber Lima deTraditional wind energy generation using large wind turbines has limitations. Due to this, this study focuses on researching a Ducted Wind Turbine (DWT) system, known as INVELOX, designed to enhance the efficiency of wind energy generation and mitigate its impacts. The aim of this study is to evaluate the technical and economic feasibility of wind energy generation by ducted wind turbines in the state of Rio Grande do Norte, Brazil. For this, the study compares the INVELOX system with conventional wind towers through simulations in the HOMER software, considering a microgeneration energy scenario. The results show that INVELOX generated, on average, 280% more energy compared to conventional wind towers under the same conditions. However, due to the high initial cost of INVELOX, the savings generated by the increased energy production do not make its application economically viable at the residential level in Rio Grande do Norte. Yet, looking at the rural energy context, INVELOX can be a promising solution. It offers the opportunity to boost energy self-sufficiency and reduce environmental impacts, potentially being a beneficial solution for communities with difficult or no access to the electrical grid that seek a reliable and sustainable energy source.TCC Estudo experimental da performance termodinâmica de um ultrafreezer(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-07-07) Souza, Rafael Matos de; Barbosa, Cleiton Rubens Formiga; http://lattes.cnpq.br/8673332414572221; http://lattes.cnpq.br/2516264409112362; Barbosa Júnior, Cleiton Rubens Formiga; https://orcid.org/0000-0002-2068-8813; http://lattes.cnpq.br/9160680023711066; André, Thiago da Silva; https://orcid.org/0000-0003-1236-2909; http://lattes.cnpq.br/4001624102117533Este trabalho apresenta um estudo experimental da performance termodinâmica do ultrafreezer do fabricante Coldlab, projetado para operar em temperaturas ultrabaixas de até -86 °C. Para tanto, foi aplicado no equipamento um sistema de refrigeração em cascata composto por dois circuitos interdependentes que utilizam os fluidos refrigerantes R-404A (ciclo de alta) e R-23 (ciclo de baixa). O objetivo geral deste trabalho foi avaliar o desempenho térmico do sistema a partir do monitoramento de variáveis como pressão, temperatura e potência elétrica. Para isso, o equipamento foi instrumentado com termopares conectados a um sistema de aquisição de dados da National Instruments, programado via software LabVIEW. A medição das pressões de operação foi realizada com o auxílio de dois conjuntos manifold (analógico e digital), que permitiram a leitura das pressões de evaporação e condensação dos dois ciclos. As potências elétricas dos compressores foram registradas com um alicate wattímetro digital do fabricante Minipa. Com base nos dados de temperatura, pressão e nos cálculos de superaquecimento e subresfriamento, foram construídos diagramas pressão-entalpia (P×h) por meio do software Coolpack, possibilitando a determinação dos coeficientes de performance (COP) de cada estágio ao longo do tempo. O sistema alcançou temperaturas em torno de -55 °C no período determinado para o ensaio, sendo importante destacar que a partir da análise dos altos graus de superaquecimento e subresfriamento, simultâneos, houve indicação de baixa carga de fluido refrigerante. A análise dos COPs, correlacionada às potências elétricas, demonstrou estabilidade operacional e desempenho satisfatório do ciclo em cascata. Além de outras conclusões, o estudo reforça a importância da substituição de fluidos com alto potencial de aquecimento global (GWP) por alternativas mais sustentáveis, em conformidade com regulamentações ambientais e boas práticas de engenharia. Como contribuição, este trabalho propõe uma metodologia de análise experimental aplicável a sistemas de refrigeração em cascata, com foco na eficiência energética e na sustentabilidade.TCC Estudo de viabilidade técnica e econômica da implantação de uma usina fotovoltaica no campus natal da UFRN(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-07-10) Paiva, Gabriel Medeiros de; Tapia, Gabriel Ivan Medina; Souza, Sandi Itamar Schafer de; Lima, Álvaro Augusto SoaresDiante dos altos custos operacionais de energia na Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), este estudo apresenta uma solução de engenharia para a autossuficiência energética de seu complexo esportivo. Para tal, um sistema fotovoltaico foi cuidadosamente projetado e sua viabilidade técnica e econômica validada. A metodologia empregou o dimensionamento técnico dos sistemas, com validação estrutural e simulações computacionais detalhadas utilizando o software PV*SOL, com base em dados de irradiação solar local. O trabalho detalha duas propostas estratégicas. A primeira, um sistema de 15,5 kWp, focado em suprir a demanda de 1.986 kWh/mês dos equipamentos das piscinas, com um investimento de R$ 81.050,00 e retorno em 5,1 anos. A segunda proposta, de 37,4 kWp, explora o máximo potencial da área para atender tanto as piscinas quanto a nova iluminação noturna da pista de atletismo, com uma demanda combinada de 4.386 kWh/mês. Mesmo com um investimento maior de R$ 187.800,00, esta segunda opção mantém um retorno atrativo de 5,3 anos. Além da viabilidade econômica, a implementação do sistema maior representa um impacto ambiental significativo, com a mitigação de 93,0 toneladas de CO₂ ao longo da vida útil dos painéis de 25 anos. Conclui-se que as soluções apresentadas são robustas e rentáveis, oferecendo à UFRN um caminho claro para a redução de custos e a valorização de sua infraestrutura esportiva.TCC Gaseificação do bagaço de cana-de-açúcar como alternativa para produção de hidrogênio.(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-07-08) Azevedo, Antonio Alef Dantas; Lima, Álvaro Augusto Soares; Mota, Francisco de Assis da Silva; Cavalcante, Eduardo José CidadeO estudo presente faz se necessário devido ao aumento da emissão de gases de efeito estufa e o superaquecimento da terra de forma descontrolada devido ao uso de combustão por fontes provenientes de combustíveis fósseis. Entre as possíveis fontes de energia renováveis, foi-se escolhido como alternativa de estudo a biomassa que é o produto e subproduto ou resíduo que pode ser de origem florestal, agrícola, agroindustrial, da produção de animal e rejeitos urbanos. A biomassa escolhida foi o bagaço de cana-de-açúcar, pois além de ser uma fonte renovável, de alta abundância no nosso país, capaz de produzir mais de uma opção de insumo como álcool, etanol etc., está sendo de interesse em estudos para possível fonte de energia renovável, emite pouco poluente e durante o plantio capta dióxido de carbono, que é um gás de efeito estufa. O processo de gaseificação, que transforma combustível sólido em fase líquida ou em gás combustível, foi usado para a produção de gases e entre eles, o foco é a quantificação do gás hidrogênio. Para análise foi feita variação de umidade de bagaço de cana-de-açúcar e a variação de ar teórico. Em relação a umidade presente na biomassa ocasionará uma redução na massa de H2, podendo criar uma relação de quando a umidade varia de 0 a 12,5 % a variação de porcentagem mássica sofre uma redução de aproximadamente 96 %. A variação do ar teórico, de 0 a 0,065 mols é mostrado uma variação de percentagem molar de hidrogênio de mais de 90%. Assim, sendo de suma importância a determinação própria dessas duas propriedades.TCC Aquecimento de piscinas através de bombas de calor assistidas por energia solar - estudo de caso nas piscinas semiolímpicas da UFRN(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-07-10) Assis, Tayrony Gomes de; Tapia, Gabriel Ivan Medina; Souza, Sandi Itamar Schafer de; Lima, Álvaro Augusto SoaresPara estender o uso de piscinas ao longo do ano, a implementação de sistemas de aquecimento é essencial, garantindo que a água se mantenha em temperaturas agradáveis. No entanto, alcançar essa condição exige uma demanda térmica considerável, o que pode resultar em altos custos operacionais, dependendo do sistema escolhido. Este estudo tem como objetivo analisar um sistema de aquecimento utilizando bombas de calor assistidas por energia solar em um estudo de caso para piscinas semiolímpicas. Para analisar e comparar o desempenho dos sistemas de aquecimento, as equações pertinentes foram implementadas no software Microsoft Excel para realizar o levantamento das taxas de transferência de calor, a análise e comparar o desempenho de diferentes sistemas de aquecimento considerando as situações sem e com cobertura. Os resultados revelaram que os principais mecanismos de perda de calor são evaporação, convecção e radiação. Para a piscina 1 com (375 m²), essas perdas foram de 50,7 kW, 24,0 kW e 26,8 kW, respectivamente, já para a piscina 2 com (300 m²), os valores foram de 40,5 kW, 19,2 kW e 21,5 kW. A utilização de coberturas impactou significativamente esses valores, na piscina 1, as perdas reduziram para 26,0 kW, 7,9 kW e 5,3 kW, já para a piscina 2, as perdas reduziram para 20,8 kW, 6,3 kW e 4,2 kW, respectivamente. Com isso, houve uma redução média de 61% nas perdas de calor e de 55,54% nos ganhos para ambas as piscinas. Além disso, a cobertura proporcionou uma redução de 81% no volume de água necessário para o aquecimento das duas piscinas. Dentre os sistemas analisados, o sistema híbrido SA 5, que combina bomba de calor com coletores solares, demonstrou ser o mais eficiente. Sem cobertura, ele demandava três bombas de calor de 10 kW e vinte coletores de 1,14 kW para atender à demanda térmica. No entanto, com a cobertura, essa necessidade foi reduzida para apenas uma bomba de calor e um coletor apresentando uma redução de 9,99% no tempo de aquecimento. Em conclusão, o sistema SA 5 se destaca por seu excelente desempenho técnico e econômico, suprindo eficientemente as demandas térmicas em ambas as situações. Sua adoção representa uma solução viável, com custos operacionais reduzidos sem comprometer o desempenho térmico.TCC Otimização do desempenho tribológico do Aço AISI 52100 por deposição a plasma com cilindros catódicos(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-07-10) Araújo, Lucas Costa de; Alves, Salete Martins; Cavalcanti, Breno Câmara; http://lattes.cnpq.br/9776699255368257; https://orcid.org/0000-0002-2659-4746; http://lattes.cnpq.br/8550161853747323; http://lattes.cnpq.br/0386872351450196; Medeiros Neto, Joao Freire de; http://lattes.cnpq.br/9128183600567956Diante da crescente preocupação em diversificar os meios de produção de energia e reduzir os impactos ambientais, o setor eólico tem ganhado destaque como uma alternativa sustentável. No entanto, a confiabilidade dos aerogeradores ainda é comprometida pela elevada frequência de falhas nos rolamentos. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo otimizar o desempenho tribológico do aço AISI 52100, amplamente empregado nesses componentes, por meio da deposição de filmes finos a plasma, utilizando cilindros catódicos compostos por Ti + Al₂O₃. Foram realizados dois tratamentos distintos, variando a composição da atmosfera gasosa (N₂/H₂) e a temperatura de deposição, a fim de investigar seus efeitos sobre a dureza superficial, o coeficiente de atrito e o desgaste. As amostras foram caracterizadas por ensaios de microdureza Vickers, pino sobre disco, difração de raios X (DRX) e perfilometria. Os resultados mostraram que as amostras tratadas apresentaram aumento significativo na dureza superficial, com destaque para o tratamento 2 (em atmosfera de 80% de N₂ e 20% de H₂ e temperatura de 350ºC), que atingiu 1204 HV, em comparação aos 545 HV da amostra não tratada. A deposição em atmosfera rica em nitrogênio favoreceu a formação de nitretos na superfície do material. No ensaio tribológico, o coeficiente de atrito foi reduzido de 0,40 (amostra não tratada) para até 0,19 no segundo tratamento, demonstrando a eficácia da modificação superficial. A análise por DRX confirmou a formação de nitretos de titânio (TiN) e de ferro (Fe4N) na superfície tratada. Conclui-se que a deposição por plasma com cilindros catódicos é uma técnica viável e eficaz para melhorar a resistência ao desgaste de aços ligados, com potencial de aplicação em componentes críticos da indústria eólica e de outros setores que exigem elevada durabilidade e desempenho mecânico.TCC Simulação do ciclo de refrigeração por compressão de vapor multiestágio com R152a(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-07-07) Almeida Junior, Luiz Antonio de; Barbosa, Cleiton Rubens Formiga; Barbosa Junior, Cleiton Rubens Formiga; André, Thiago da SilvaOs sistemas de refrigeração baseiam-se na remoção de calor de um ambiente e na sua transferência para outro com temperatura mais elevada, utilizando equipamentos como compressores, dispositivos de expansão e trocadores de calor, que compõem um ciclo termodinâmico fechado. Essa tecnologia é amplamente utilizada nos setores industrial e comercial, sendo essencial tanto para o conforto térmico quanto para a conservação de alimentos. Este trabalho tem como objetivo analisar a influência de parâmetros relacionados à eficiência do intercooler (85% e 80%) e à metodologia de cálculo da pressão intermediária em um sistema de compressão a vapor com múltiplos estágios com intercooler fechado. O fluido refrigerante utilizado nas simulações é o R152a. Por meio do software CoolPack foram avaliadas diferentes condições operacionais e seus impactos no coeficiente de desempenho (COP) do sistema. Os resultados indicaram uma variação de valores de COP de 0,94 a 0,97, caracterizando uma mudança inferior a 3,2% no desempenho do sistema.TCC Void3D Education: uma proposta integradora para o ensino de ciências exatas e naturais no fundamental II por meio da cultura maker e do uso de manipulativos pedagógicos impressos em 3D.(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-07-09) Silva, Sara de Sousa; Rangel, Jonhattan Ferreira; 0009-0004-2260-8727; https://lattes.cnpq.br/6893785504427075; Bessa, Kleiber Lima de; Silva Júnior, Sérgio FerreiraEste trabalho desenvolveu manipulativos tridimensionais, produzidos por impressão 3D, como recurso pedagógico para o ensino de Ciências Exatas e Naturais no Ensino Fundamental II. O objetivo principal consistiu em promover uma aprendizagem mais ativa, significativa e acessível por meio da cultura maker, explorando tecnologias de baixo custo e fácil implementação. Para alcançar esse fim, o projeto utilizou como base metodológica uma abordagem qualitativa e experimental. A pesquisa envolveu a aplicação de questionários semiestruturados com 384 alunos, 13 professores e 6 gestoras de escolas particulares da região metropolitana de Natal/RN, além de observações em campo e entrevistas presenciais. A partir da análise das respostas, pode-se verificar e comprovar a necessidade de práticas pedagógicas mais concretas e interativas, especialmente no ensino de Matemática e Ciências. Com base nessas demandas, os manipulativos foram modelados utilizando o software Fusion 360, respeitando as limitações técnicas das impressoras 3D disponíveis (tecnologia FFF com bico de 0,4 mm e altura de camada de 0,2 mm). Os objetos impressos incluíram representações de conteúdos dispostos nas competências da Base Nacional Comum Curricular (BNCC), possibilitando a experimentação prática em sala de aula. Como resultado, elaborou-se um modelo de processo replicável que pode ser seguido por professores, estudantes e gestores escolares, além do surgimento da iniciativa Void3D Education, uma proposta de empresa voltada à comercialização de impressoras 3D para instituições de ensino. Conclui-se que a impressão 3D, integrada às metodologias ativas, pode transformar a dinâmica escolar, ampliando as possibilidades pedagógicas, promovendo protagonismo estudantil e reduzindo barreiras no ensino tradicional das ciências exatas.TCC Modelagem e fabricação parciais da suspensão frontal de um veículo leve híbrido (VLH)(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-07-03) Silva, Judson Cruz da; Melo, Anderson Clayton Alves de; Araújo, Márcio Valério de; Souto, Ulisses BorgesEste trabalho de conclusão de curso trata da modelagem e fabricação parciais da suspensão dianteira de um Veículo Leve Híbrido que vem sendo desenvolvido no Laboratório de Manufatura (LabMan) do Departamento de Engenharia Mecânica (DEM) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Destaca-se a necessidade de um sistema de suspensão dianteira robusto e eficiente, algo frequentemente ausente em trikes comerciais devido a fatores relacionados a design e custo. Diante das desvantagens referentes à complexidade e ao peso dos sistemas de suspensão convencionais (MacPherson e Duplo A) e à inviabilidade de aquisição de kits comerciais (devido ao elevado custo de importação), o objetivo central deste trabalho foi a modelagem e fabricação de um sistema de suspensão com base em um design de trike convencional, utilizando técnicas simplificadas de engenharia reversa. A metodologia empregada consistiu em uma abordagem de engenharia reversa baseada em imagens, tendo como base um elemento padrão, como o diâmetro do pneu de bicicleta, para estimar as demais dimensões através de proporções e relações geométricas (paralelismo, proporcionalidade entre pixels e triangulação), culminando na construção de um modelo geométrico em software CAD. Uma modificação estratégica em uma das peças do conjunto (denominada 'Peça 1') foi realizada para otimizar o processo de fabricação, resultando numa usinagem mais simples e um ganho de tempo significativo, mesmo com uma perda de 12 mm no curso da suspensão. Os resultados obtidos confirmaram a eficácia da medição por imagens, com o curso da suspensão modelada apresentando resultados satisfatórios e próximos aos parâmetros fornecidos pelo fabricante. A suspensão fabricada demonstrou ser estruturalmente robusta, articulando como esperado e sem travamentos, apesar de pequenas folgas e desalinhamentos observados. A rigidez do conjunto indica que os carregamentos do sistema de direção serão efetivamente transmitidos, assegurando uma resposta imediata. Finalmente, o resultado obtido validou a aplicabilidade da técnica de engenharia reversa baseada em imagens para a reprodução de componentes mecânicos essenciais como a suspensão, resultando em um sistema funcional, robusto e adaptável às necessidades do projeto VLH, com um processo de fabricação ágil e eficiente. Futuras melhorias, como a usinagem da 'Peça 1' para otimização do curso, poderão ser implementadas conforme o desenvolvimento do projeto avance, com a avaliação final de sua eficácia condicionada aos testes em campo no veículo completo.TCC Estudo da capacidade de assamento de um forno solar tipo caixa fabricado a partir de uma estante em desuso(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-07-10) Silva, Heitor Joás Soares da; Souza, Luiz Guilherme Meira de; Medeiros Júnior, Aldo Paulino de; Bezerra, Carlos MagnoFabricou-se e estudou-se a capacidade de assamento de um forno solar tipo caixa, utilizando-se uma estante de madeira em desuso. São apresentados os processos de fabricação, montagem e operação do forno solar proposto como também os resultados dos testes térmicos realizados durante o processo de assamento. As principais características do forno solar são: seu baixo custo, simples processos de fabricação, montagem e operação, capacidade de assamento simultâneo de vários alimentos, além da facilidade de repasse tecnológico para pessoas de quaisquer níveis sociais e culturais. Tal protótipo foi capaz de produzir o assamento de uma carga de quatro bolos (2800g) em apenas 60 minutos. Foi demonstrada a viabilidade de assamento do forno proposto para a carga testada. A perda térmica do forno estudado foi baixa, ficando demonstrada a sua boa capacidade de isolamento térmico. Tal protótipo pode representar uma possibilidade de geração de renda através da comercialização dos alimentos assados, como: bolos, pizzas, empanados e outros.TCC Projeto e construção de um dispositivo de ensaio de engrenagens(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-07-08) Silva, Deryky Flavio Fernandes da; Pereira, João Wanderley Rodrigues; 0009-0003-9802-6849; http://lattes.cnpq.br/2758478371846963; Linhares, Álvaro Albueno da Silva; Lopes, Josenilton dos SantosEste trabalho apresenta o projeto, construção e validação experimental de um Dispositivo de Ensaio de Engrenagens (DEE), desenvolvido com o objetivo de avaliar o desempenho tribológico de pares de engrenagens cilíndricas sob diferentes condições de lubrificação. O equipamento foi projetado com enfoque na modularidade, desmontabilidade e instrumentação precisa, permitindo a realização de ensaios comparativos entre lubrificantes industriais. A metodologia envolveu desde o dimensionamento dos elementos de máquina, análise de esforços e vida útil, até a fabricação completa de todos os componentes por meio de usinagem convencional em laboratório. Ensaios experimentais demonstraram a capacidade do dispositivo em simular condições reais de operação, monitorando parâmetros como torque, temperatura e desgaste por meio de sensores integrados. Os resultados obtidos confirmaram a eficácia do sistema na detecção de mecanismos de falha típicos de engrenagens, como micropitting e desgaste abrasivo, validando a proposta técnica. O DEE, além de atender plenamente aos critérios de projeto, se estabelece como ferramenta robusta e de alta aplicabilidade acadêmica para estudos futuros em tribologia e engenharia de transmissão mecânica.TCC Estudo do efeito da nitretação a plasma do desempenho tribológico de rolamentos de aerogeradores(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-15) Abreu, Arthur Cid de; Alves, Salete MartinsNo Brasil, a indústria eólica registrou em 2022 o primeiro recorde de geração eólica instantânea, responsável por produzir 14.167 Megawatts (MW) de energia, que é suficiente para atender toda a região Nordeste durante um minuto e ainda restar um excedente de mais de 23,3% total de energia produzida segundo Operador Nacional do Sistema (ONS). Sendo assim, essa geração acaba sendo rentável aos investidores, por ser uma fonte de energia verde e sustentável mais viáveis, com isso há uma tendência de gerar uma ampliação desses parques eólicos nos próximos anos no país. Uma grande preocupação deste setor são os danos aos componentes mecânicos e as perdas de energia causadas por fricção e desgaste repetidos, que levam à redução da eficiência e vida útil desses componentes, assim como o aumento dos custos de manutenção. O uso do tratamento superficial termoquímico de Nitretação a Plasma promete fazer com que esses componentes consigam alcançar propriedades antidesgaste, e uma capacidade de redução do atrito, maiores que aquelas que eles o material já apresenta, podendo torna-lo de suma importância, garantindo uma melhora na vida útil assim como a melhoria da eficiência desses dispositivos mecânicos. Diante disso, foi realizado dois tipos de tratamento à nitretação a plasma em esferas de rolamentos de aço SAE 52100, com condições de proporção de gases diferentes (20%Ar + 80%N2 e 20%H2 e 80%N2), afim de avaliar o comportamento dessas camadas superficiais criadas, em relação ao objetivo de melhorar suas características mecânicas. Com as esferas tratadas termoquimicamente, elas foram colocadas para realizar um trabalho de desgaste, utilizado um tribômetro pino sobre o disco, e para isso, o par tribológico escolhido para a realização desses ensaios foram discos polidos de aço SAE 1045, que é aço médio carbono com propriedades que exigiram um trabalho satisfatório para as esferas. Esses ensaios de desgastes foram realizados à duas condições diferentes, com e sem a presença de um lubrificante como agente intermediador, e para averiguar o comportamento das camadas, com o auxílio de equipamentos capazes de fazer varreduras de superfície, foram realizadas análises das trilhas formadas pelos desgastes realizados nos discos, assim como pela dureza das esferas tratadas utilizando um microdurometro.TCC Mapeamento de métodos com Digital Twin em turbinas eólicas offshore(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-15) Barros, Gabriel Gomes de; González, Mario Orestes Aguirre; http://lattes.cnpq.br/5936291138113637; https://lattes.cnpq.br/7245940230241456; Araújo, João Paulo Costa de; http://lattes.cnpq.br/0826861911093198; Vasconcelos, Rafael Monteiro de; http://lattes.cnpq.br/4197180706740578Nas últimas décadas, os países têm intensificado esforços no desenvolvimento e na adoção de estratégias para o uso de energias limpas, com o objetivo de reduzir os impactos ambientais e promover a sustentabilidade do planeta. Destaca-se a energia eólica offshore, que apresenta grande potencial para a geração de eletricidade devido à sua eficiência e à constância dos ventos em alto-mar. No entanto, a logística e a manutenção dessas estruturas envolvem custos elevados, representando um desafio para a viabilidade econômica dos projetos. Diante disso, a otimização da operação e manutenção dos parques eólicos offshore tornou-se um tema de interesse crescente para o setor industrial, que busca formas de aumentar a eficiência e reduzir custos operacionais. Métodos de análise e predição em tempo real dos componentes das turbinas eólicas são constantemente desenvolvidos e aprimorados, com a incorporação de novas tecnologias e abordagens. O gêmeo digital ("Digital Twin") tem como objetivo monitorar e apoiar a tomada de decisões dos stakeholders do projeto, fornecendo dados precisos e atualizados, além de buscar assertividade nas predições, o que contribui para a gestão eficiente dos ativos. Nesse contexto, este trabalho propõe realizar um mapeamento dos métodos utilizados para a obtenção de um gêmeo digital, com foco nas turbinas eólicas offshore. O procedimento de pesquisa contemplou uma revisão bibliográfica sistemática e análise de conteúdo sobre modelos de digital twin. Como resultados, identificou-se que o FEM é o método de análise mais utilizado (31%) e para os métodos de predição, o ROM (20%). Além disso, é evidenciado que o uso e escolha do método de análise ou de predição pode variar de acordo com sua aplicação e componente. Os gêmeos digitais possuem diversas aplicações e métodos para obtenção do resultado final, onde os sinais gerados no objeto físico são modelados matematicamente para que possam ser utilizados pelos métodos de predição e retroalimentados no ciclo para o auxílio na tomada de decisão.TCC Simulação da performance do ciclo simples de refrigeração com refrigerantes hidrocarbonetos(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-15) Rodrigues, João Lucas Araujo; Barbosa, Cleiton Rubens Formiga; Barbosa Júnior, Cleiton Rubens Formiga; http://lattes.cnpq.br/9160680023711066; http://lattes.cnpq.br/8673332414572221; André, Thiago; http://lattes.cnpq.br/4001624102117533A aplicabilidade do ciclo de refrigeração nos mais variados sistemas industriais e comerciais fomentam a necessidade do seu aperfeiçoamento para obtenção de maiores eficiências energéticas. O estudo da termodinâmica para a melhoria desses sistemas é fundamental e tem contribuição direta para essa evolução. Os fluidos refrigerantes possuem grande interesse na área acadêmica, pois além de impactar diretamente no rendimento dos sistemas, tem forte influência na questão ambiental. No presente trabalho, com auxílio dos softwares Coolpack e Microsoft Excel, foram realizadas analises e discussões do ciclo de refrigeração simples utilizando como refrigerantes os hidrocarbonetos propano (R290), isobutano (R600a) e propileno (R1270). Através da simulação CoolPack, foi possível obter os valores de coeficiente de performance para cada variação dos parâmetros operacionais analisados. Os resultados obtidos revelaram que, alguns parâmetros são mais sensíveis e podem ser mais explorados afim de obter melhores desempenhos para o ciclo de refrigeração simples.TCC Projeto e desenvolvimento de uma pista de gelo didática(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-15) Resende, Wertson da Silva; Barbosa, Cleiton Rubens Formiga; Guerra, Ângelo Roncalli Oliveira; https://orcid.org/0000-0002-9289-7630; http://lattes.cnpq.br/7353332474621022; https://orcid.org/0000-0002-3787-5789; http://lattes.cnpq.br/8673332414572221; https://orcid.org/0009-0007-8141-8204; http://lattes.cnpq.br/7019247555052826; Barbosa Júnior, Cleiton Rubens Formiga; https://orcid.org/0000-0002-2068-8813; http://lattes.cnpq.br/9160680023711066Este trabalho apresenta o projeto e desenvolvimento de um sistema didático para a geração de pistas de gelo em escala reduzida, destinado a apoiar práticas laboratoriais nas disciplinas de Refrigeração e Ar-Condicionado e Projeto de Climatização do curso de Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). O projeto tem como objetivo instrumentalizar o estudo do ciclo de refrigeração por compressão de vapor simples, nas configurações de expansão direta e indireta com fluido secundário, abrangendo desde o dimensionamento técnico até a operação prática do sistema. Na etapa inicial, foram realizados cálculos de carga térmica, dimensionamento do trocador de calor (evaporador em serpentina de cobre) e seleção de componentes do circuito frigorífico, como filtro secador, visor de líquido, válvula solenóide, válvula de expansão, além de outros dispositivos de controle. O sistema foi concebido inicialmente para operar com fluido refrigerante R22 em expansão direta, atendendo a limitações específicas e ao caráter didático. Além disso, foram desenvolvidos o modelo tridimensional no AutoCAD® e o layout do circuito frigorífico. Na segunda etapa, foi proposta a adaptação do sistema (retrofitting) para operar com fluido secundário, utilizando um trocador de calor tipo tubo duplo, juntamente com a descrição dos procedimentos de start-up e ajustes operacionais. Essa transição amplia as possibilidades didáticas, permitindo o estudo de temas avançados, como a interação entre ciclos primário e secundário, parâmetros de transferência de calor e eficiência energética. Como resultado, o sistema desenvolvido constitui uma plataforma prática de aprendizado, voltada ao entendimento detalhado de ciclos frigoríficos, transferência de calor, dimensionamento de sistemas e análise de desempenho. Essa abordagem visa não apenas fortalecer a formação técnica de estudantes de engenharia mecânica, mas também incentivar a análise crítica e a busca por soluções inovadoras em sistemas térmicos e de refrigeração, como as pistas de gelo.TCC Projeto de fabricação de um pórtico para costelagem de caçambas basculantes(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-13) Cornelli, William; Ferreira, Evans Paiva da Costa; Costa Júnior, João Carlos Arantes; Costa, Francine Alves daEste estudo tem como objetivo principal desenvolver e fabricar uma máquina voltada ao processo de costelagem de caçambas basculantes, visando a otimização da produção e melhorar o acabamento do produto. A modelagem da estrutura foi realizada no software Solidworks, enquanto a fabricação envolveu processos de engenharia para sua montagem e escolhas dos componentes. A validação foi realizada por meio de simulações em CAE e cálculos de falhas.TCC Análise do indicador de confiabilidade de máquinas pesadas utilizadas no processo de terraplenagem aplicado em parque eólico do Rio Grande no Norte(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-14) Gonçalves, Antônio Henriel Lima; Alves, Camilo Gustavo Araújo; http://lattes.cnpq.br/1660057404595192; http://lattes.cnpq.br/2962057067332600; Araújo, Márcio Valério de; https://orcid.org/0000-0001-7166-5526; http://lattes.cnpq.br/0827462439273599; Torres, Mateus Barreto; http://lattes.cnpq.br/7314190797891970; Lima, Wisley Denley Moura deA energia eólica é uma solução promissora para atender à crescente demanda por energia sustentável, destacando-se por sua capacidade de gerar eletricidade limpa, renovável e com baixas emissões de gases de efeito estufa. A construção de parques eólicos envolve processos complexos, como a terraplenagem, que exige máquinas da linha branca e linha amarela para assegurar eficiência e qualidade. A manutenção adequada desses equipamentos é fundamental para evitar atrasos, reduzir custos e garantir a precisão do cronograma. Este trabalho tem como objetivo principal analisar os indicadores de confiabilidade de máquinas pesadas utilizadas no processo de terraplenagem na construção de um parque eólico no Rio Grande do Norte. A pesquisa abrange quatro famílias de máquinas: motoniveladoras, escavadeiras hidráulicas, tratores de esteira e caminhões basculantes, com base em dados operacionais coletados durante três meses. Foram avaliados indicadores como MTBF, MTTR, taxa de falha, disponibilidade e confiabilidade, além dos impactos financeiros e operacionais das falhas. Os resultados destacam que os custos médios por equipamento improdutivo variaram de R$47.436,48 para motoniveladoras a R$211.067,92 para caminhões basculantes, totalizando R$473.328,52 em perdas operacionais. Além disso, a improdutividade dos operadores devido à manutenção das máquinas somou R$139.967,99. A análise também evidencia a importância da utilização de máquinas de backup, que eliminariam esses custos de improdutividade. Os caminhões basculantes demandaram 12 máquinas reservas, enquanto motoniveladoras precisaram de apenas uma. Isso demonstra, de acordo com os estudos, que os caminhões basculantes tem uma confiabilidade inferior às motoniveladoras, mesmo eles tendo uma grande diferença na quantidade de equipamentos em operação. Com base nos dados analisados, as escavadeiras hidráulicas se destacaram como a família de equipamentos mais confiável no trimestre, com uma confiabilidade média de 92,59%, já os tratores de esteiras desempenharam a menor confiabilidade média, com 83,80%, demonstrando uma necessidade maior de manutenções. Esses dados reforçam a relevância de uma gestão estratégica e preventiva, que mitiguem impactos financeiros e operacionais causados por falhas. A pesquisa sugere que, com os indicadores de confiabilidade, é possível prever falhas e evitar interrupções no cronograma. Conclui-se que uma gestão eficiente de ativos, aliada à implementação de backups, estratégias relacionadas a terceirização da manutenção e substituição programada de equipamentos, são essenciais para assegurar a produtividade e o cumprimento de prazos em projetos de grande escala.TCC Simulação numérica da convecção natural em tubos horizontais; com e sem aletas, dispostos em uma matriz vertical(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-13) Silva, Fagner Dantas; Souza, Sandi Itamar Schafer; Bessa, Kleiber Lima de; Lima, Álvaro Augusto SoaresEste trabalho investigou a transferência de calor por convecção natural em matrizes verticais de tubos horizontais, com e sem aletas, por meio de simulações numéricas realizadas no software ANSYS CFX, na versão 2023 R2. O objetivo principal foi avaliar a eficiência térmica e otimizar os arranjos geométricos para maximizar a troca de calor. O estudo considerou variações no número de tubos, nas condições de contorno e nos parâmetros adimensionais, como os números de Nusselt (Nu), Rayleigh (Ra) e Grashof (Gr). Os resultados demonstram que o uso de aletas aumenta significativamente a transferência de calor, com um crescimento de até 3,35 vezes em relação aos tubos sem aletas. Observou-se que, além de certo ponto, o aumento no número de tubos não proporciona ganhos relevantes, indicando um limite de eficiência. Adicionalmente, a análise dos números de Nu e Ra destacou o impacto da interação entre os campos de temperatura e velocidade no comportamento térmico.