INTRODUÇÃO À ENGENHARIA
SIMULAÇÃO
SIMULAÇÃO
SIMULAÇÃO
SIMULAÇÃO
O que é simular???
É a atividade subsequente ao processo de modelagem.
É submeter modelos a ensaios, sob diversas condições, para observar como eles se comportam. E então, avalia-se a resposta que deve ser esperada do SFR.
Ela agiliza o processo de solução de problemas.
A simulação pode envolver protótipos – primeiros exemplares de um produto construídos para testes – ou modelos submetidos a ambientes físicos reais.
A simulação é uma ferramenta que permite a comparação de diferentes soluções (projetos), com redução nos custos, prazos e riscos.
VANTAGENS
VANTAGENS
Com o uso da simulação é possível obter:
A reprodução, em condições diferentes das reais, do
funcionamento de um determinado sistema;
Permite a comparação de diferentes soluções para
determinado projeto sem incorrer despesas, demoras e
riscos nos ensaios em verdadeiras grandezas, sob
condições reais;
A previsão de resultados na execução de uma
determinada ação.
A minimização de riscos na tomada de decisão;
A identificação de problemas antes mesmo de suas
ocorrências;
A eliminação de procedimentos em arranjos industriais
que não agregam valor à produção;
A redução de custos com o emprego de recursos (MO,
energia, instalações, ...)
A revelação da integridade e viabilidade de um projeto
em termos técnicos e econômicos.
VANTAGENS
Em primeiro lugar, vamos revisar os conceitos de modelo icônico:
• Modelo icônico é aquele que representa, da forma mais fiel possível, o sistema físico real (SFR).
• Sua característica básica é o alto grau de semelhança com o seu equivalente real.
• Tem como objetivo comunicar informações que permitam transmitir como era, é ou será o SFR.
• Vantagem – possibilidade de aperfeiçoamentos que melhorem a segurança de operação e manutenção, ou definir de forma realística detalhes construtivos
Simulação Icônica
TIPOS DE SIMULAÇÃO
Simulação Icônica:
Baseia-se em um modelo icônico, onde o SFR é representado através de modelos físicos – geralmente com dimensões
diferentes das reais – com o propósito de verificar como ele
funcionará.
Testes com protótipos ou modelos em condições controladas. Geralmente realizados em laboratório, analisando o comportamento dos materiais e de todo o sistema utilizado.
Exemplo: ensaios em túnel de vento.
TIPOS DE SIMULAÇÃO
Túnel de Vento:
É uma instalação que tem por objetivo simular e estudar o efeito do movimento de ar sobre ou ao redor de objetos sólidos.
É muito utilizado em laboratórios (modelos físicos) para a determinação de parâmetros nos projetos de aviões, automóveis, cápsulas espaciais, edifícios, pontes, antenas e outras estruturas de construções civis.
Podem ser feitos testes com o objetivo de otimizar as características aerodinâmicas e acústicas de um automóvel assim como os sistemas de climatização.
Também usado na indústria aeronáutica, onde a aerodinâmica dos aviões em projeto é testada em túneis de vento por meio de pequenas maquetes que apresentam o mesmo formato do avião, ou seja, é o "modelo" do avião real.
TIPOS DE SIMULAÇÃO
TÚNEL DE VENTO
TÚNEL DE VENTO
Esta técnica é bastante aplicada, pois seria completamente inviável construir todo o avião e tentar fazê-lo voar com pilotos. A perda de vidas e investimentos seria enorme e certamente nossos aviões não seriam como hoje os conhecemos se não fosse usada a simulação.
Simulação Icônica
A simulação do enchimento de um molde com metal líquido é um exemplo de simulação que reduz custos com moldes, material e energia.
TIPOS DE SIMULAÇÃO
Exemplo de uma
simulação de uma esfera de armazenamento de gás (GLP) Projeto Simulação Sistema Real
TIPOS DE SIMULAÇÃO
TIPOS DE SIMULAÇÃO
Simulação Analógica:
Compara-se algo não familiar, ou de difícil manipulação,
com outra familiar, ou de fácil manuseio.
Faz-se um sistema se comportar de modo análogo a
outro.
Uma característica básica desta forma de simulação é a
pouca semelhança existente entre os dois sistemas - o
análogo e o real
TIPOS DE SIMULAÇÃO
Exemplos:
1) A água representando o ar passando pela asa do modelo de avião;
2) um sinal de tensão elétrica pode representar a pressão do vapor em uma turbina;
3) uma bolha de sabão pode fornecer informações sobre as tensões em um eixo em rotação.
Simulação Analógica:
TIPOS DE SIMULAÇÃO
Simulação Matemática:
É um instrumento de previsão muito útil, onde as características essenciais dos elementos idealizados são descritas por símbolos matemáticos.
Assim, distúrbios nas variáveis envolvidas nas equações simulam o comportamento do sistema representado.
Deve-se ter em mente que os SFRs são, em geral, complexos e que, criando um modelo matemático, simplifica-se o sistema a ponto de poder analisá-lo convenientemente e com mais facilidade.
TIPOS DE SIMULAÇÃO
Exemplo: acima está mostrado um reservatório de um fluido qualquer utilizado na indústria. O problema consiste em se determinar a vazão Q pelo orifício do fundo, em função da altura H do líquido no reservatório. Parte-se do pressuposto de que a altura H deva ser mantida constante, o que é conseguido adequando a vazão de entrada à de saída.
Modelo diagramático de um reservatório de líquido.
TIPOS DE SIMULAÇÃO
Analisando o caso, e considerando que H deve ser constante, pode-se perceber que as energias nos pontos 1 e 2 serão iguais.
Considerando que o escoamento ocorre sem viscosidade, pode-se empregar a equação de Bernoulli para representar o que foi acima descrito, já que por meio desta expressão é estabelecido que a energia entre dois pontos de uma linha de corrente deve permanecer constante, o que se aplica ao presente caso.
TIPOS DE SIMULAÇÃO
TIPOS DE SIMULAÇÃO
O modelo matemático - equação de Bernoulli - que representa esta igualdade e pode ser assim descrito:
2 2 2 2 1 2 1 1
2
2
gz
v
P
gz
v
P
onde p é a pressão, v a velocidade, g a aceleração da gravidade, ρ a massa específica e z a posição vertical do ponto.
Como Q=S.v chegamos à equação:
Exemplo de Simulação Matemática
(continuação)TIPOS DE SIMULAÇÃO
A introdução do computador no processo de projeto tem se revelado um excelente auxílio ao engenheiro pois, à medida que os produtos vão ficando mais complexos, a sua modelagem também exige tratamentos mais detalhados.
O projeto deixou de ser uma atividade individual, tornando-se um trabalho de equipe, exigindo a reunião de um grupo de indivíduos especializados na abordagem de problemas específicos.
O computador na Engenharia
Simulação computacional
TIPOS DE SIMULAÇÃO
COMPUTADOR NA ENGENHARIA
COMPUTADOR NA ENGENHARIA
SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL
Permite a simulação de vários casos com diferentes
formas de solicitação e geometria;
Simplicidade e flexibilidade;
Respostas rápidas às necessidades do consumidor;
Aumento da produtividade das empresas.
VANTAGENS
Aumento da produtividade de projeto;
Aumento da produtividade e da qualidade na confecção
de desenhos;
Melhoria da qualidade do produto final;
Minimização do custo final do produto;
Melhoria na organização da documentação de projeto;
Otimização do gerenciamento.
COMPUTADOR NA ENGENHARIA
Trata-se de um estudo de baixo custo, visto que todo o trabalho de implementação é testado no computador, permitindo ainda o teste de inúmeros cenários e alternativas de solução para o sistema em estudo.
COMPUTADOR NA ENGENHARIA
COMPUTADOR NA ENGENHARIA
Exemplos de Softwares de Modelamento e
Exemplos de Softwares de Modelamento e
Simulação
Simulação computacional
• (A) A malha de Elementos (B) Aplicação de carregamento
• (C) Análise e apresentação de resultados
Tipos de Simulação: sistemas CAE
Tipos de Simulação: sistemas CAE
(D) Análise cinemática de trem de pouso (E) Análise cinemática de mecanismo suporte
