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Melhoria conceitual de uma comporta vagão utilizando teorias e abordagens da engenharia de projetos

On average, 75% of the final costs of products are defined only in the Concept Design phase even in pure mechanical equipment used in small hydraulic power plants (SGP). On this paper is proposed the use of systematic approach, close with Engineering Design tools, to optimizing costs of an equipment...

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Autor principal: Mantovani, Giovanni
Formato: Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)
Idioma: Português
Publicado em: Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2021
Assuntos:
Comportas
Projetos de engenharia
Administração de projetos
Sluices
Engineering design
Project management
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Acesso em linha: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26004
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id riut-1-26004
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spelling riut-1-260042021-09-15T06:05:51Z Melhoria conceitual de uma comporta vagão utilizando teorias e abordagens da engenharia de projetos Conceptual improvement of a fixedwheel gate using theory and approaches of engineering design Mantovani, Giovanni Santos, Rodrigo Villaca Santos, Rodrigo Villaca Okida, José Roberto Alves, Alexandre de Castro Comportas Projetos de engenharia Administração de projetos Sluices Engineering design Project management CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA On average, 75% of the final costs of products are defined only in the Concept Design phase even in pure mechanical equipment used in small hydraulic power plants (SGP). On this paper is proposed the use of systematic approach, close with Engineering Design tools, to optimizing costs of an equipment used in SGPs, the FixedWheel Gates. Firstly, it was made a product decomposing of an Existing Gate to analyze its function, manufacturing costs and its simplified structural mechanical performance. Based on this first analysis, the Conceptual Synthesis phase began by building a generic Function Structure. In this first structure, it was identified the main subfunctions as well the flow of energy, materials, and signal. Afterword, for each subfunction, it was made one Morphological Matrix in which all Principles Solutions were ranked using the Direct Synthesis Optimization (DSO). Then, the principles that got the best rating were gather in two distinct Function Structures (FS). In the last phase of this paper, for those same FS, were used Computation Models to assist decision making. First, were designed two CAD models that work iteratively with the Finite Element Analysis until finding the points favorable or not in the Functions structures synthesized before. Lastly, it was built a final FS merging the best characteristic of the previous FS. In conclusion, it was possible to estimate a 70,4% decrease in assembling and finishing costs, 49,5% decrease in welding and 21% decrease in mass maintaining safety limits. Therefore, it was possible to conclude, by this study case, that the Conceptual Design of pure mechanical equipment is straight related to the good approach and Engineering Design tools used in the early phases in the product development. Em média, 75% dos custos finais de produtos são comprometidos apenas na etapa de Projeto Conceitual mesmo em equipamentos puramente mecânicos utilizados em usinas hidrelétricas de pequena geração (PCH). Neste trabalho é proposto como objetivo a utilização de uma abordagem sistematizada, junto com ferramentas da Engenharia de Projeto, para a otimização de custos de um equipamento utilizados em PCHs, as Comportas Hidráulicas do tipo Vagão. Inicialmente foi realizada a decomposição de uma Comporta Real para o estudo de função, analisado seus custos de manufatura e sua performance estrutural simplificada. Com base nesse estudo, foi iniciada a etapa de Síntese Conceitual a partir da elaboração um Mapa de Função generalizada. Neste mapa, foram identificadas as subfunções principais assim como seus fluxos de energia, material e sinal. Em seguida, para cada subfunção, foi elaborada uma Matriz Morfológica na qual todos os Princípios de Solução foram ranqueados conforme ferramenta de Otimização de Síntese Direta (OSD). Assim, os princípios que obtiveram as melhores pontuações foram agrupados em duas Estruturas de Trabalho (ET) distintas. Na última fase do trabalho, para estas mesmas duas ETs sintetizadas, foram utilizados Modelos Computacionais com objetivo de dar assistência na tomada de decisão. Foram gerados inicialmente dois modelos CAD que trabalharam de forma iterativa com a Análise por Elementos Finitos até a identificação de pontos favoráveis ou não nas Estruturas de Trabalho anteriormente sintetizadas. Por fim, foi elaborado um último conceito mesclando as melhores características das ETs anteriores. Ao final do trabalho, foi possível estimar uma redução de 70,4% em custos de montagem e acabamento, redução de 49,5% em quantidade de solda e uma redução de massa aproximada de 21% respeitando limites de segurança da Comporta Inicial. Com isso foi possível concluir, a partir do estudo de caso, que o Projeto Conceitual de equipamentos mecânicos é diretamente relacionado com a boa sistematização e as boas práticas da Engenharia de Projetos durante seu desenvolvimento. 2021-09-14T12:16:34Z 2021-09-14T12:16:34Z 2021-05-17 bachelorThesis MANTOVANI, Giovanni. Melhoria conceitual de uma comporta vagão utilizando teorias e abordagens da engenharia de projetos. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26004 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Ponta Grossa Brasil Departamento Acadêmico de Engenharia Mecânica Engenharia Mecânica UTFPR
institution Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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Mantovani, Giovanni
Melhoria conceitual de uma comporta vagão utilizando teorias e abordagens da engenharia de projetos
description On average, 75% of the final costs of products are defined only in the Concept Design phase even in pure mechanical equipment used in small hydraulic power plants (SGP). On this paper is proposed the use of systematic approach, close with Engineering Design tools, to optimizing costs of an equipment used in SGPs, the FixedWheel Gates. Firstly, it was made a product decomposing of an Existing Gate to analyze its function, manufacturing costs and its simplified structural mechanical performance. Based on this first analysis, the Conceptual Synthesis phase began by building a generic Function Structure. In this first structure, it was identified the main subfunctions as well the flow of energy, materials, and signal. Afterword, for each subfunction, it was made one Morphological Matrix in which all Principles Solutions were ranked using the Direct Synthesis Optimization (DSO). Then, the principles that got the best rating were gather in two distinct Function Structures (FS). In the last phase of this paper, for those same FS, were used Computation Models to assist decision making. First, were designed two CAD models that work iteratively with the Finite Element Analysis until finding the points favorable or not in the Functions structures synthesized before. Lastly, it was built a final FS merging the best characteristic of the previous FS. In conclusion, it was possible to estimate a 70,4% decrease in assembling and finishing costs, 49,5% decrease in welding and 21% decrease in mass maintaining safety limits. Therefore, it was possible to conclude, by this study case, that the Conceptual Design of pure mechanical equipment is straight related to the good approach and Engineering Design tools used in the early phases in the product development.
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