Arquivo da Categoria: Engenharia Mecânica

Essencial Tools for Mechanical Technicians

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This compilation recognizes the fundamental toolsof which mechanical technicians use to perform their tasks with precision and efficiency. These highly skilled professionals depend on a variety of versatile tools to achieve high-quality work in their field.

The tools in this list are not those of the specialist. It is unlikely that you will build a rocket ship with the stuff in here. On the contrary, this list honors the tools of the generalist. What you can accomplish with these utensils is limitless in the practical industry, enabling technicians to address a broad spectrum of tasks and challenges with proficiency and adaptability.

Note: This list focuses on mechanical work and tries to exclude woodworking and gardening.

 

  1. Basic Toolkit:

Note:Minimalistic kit, does not include heavy-duty work (which would require larger tools).

The following manual tools should fit into two 20” plastic toolboxes:

Flathead screwdrivers, Phillips screwdrivers, Allen wrenches, Torx wrenches, open-end/combination wrenches, universal pliers, needle-nose pliers, cutting pliers, locking pliers, groove joint pliers, scissors, safety utility knife with hidden edge, tapes (mask tape, transparent, insulating & silver tape), measuring tape,c clamps, hacksaw,carpenter’s square, hammers (claw and rubber), files, rivet gun.

 

  1. “Heavy Duty” additions:

Considering that work will involve larger equipment, some additional tools should be considered essential:

Larger sizes of each tool from the basic toolkit as needed:

  • E.g.:
    • Combination wrenches beyond the 7 to 22 mm range; you might need wrenches up to 55 mm or even larger).
    • Larger allen wrenches, screwdrivers, etc.

Tools added to the list:

Crowbars, socket wrenches (1/2”, 3/4”, 1”), socket adaptors (e.g. 3/4” to 1/2”),socket extension set, hex bit sockets, sledgehammer, pipe wrench,grease gun, impact wrench (if torques are too high check hydraulic wrenches).

 

  1. Workbench Tools & Electic Tools:

Bench Vice, Drill Press, Bench grinder, Combination drill, electric power drill, angle grinder.

 

  1. Essencial Metrology tools:

Torque wrench, feeler gauge, dial caliper, depth gauge, gage blocks.

 

  1. Tools “beyond essencial”:

This section extends the list with additional tools that are worth mentioning and that could be useful or serve specific purposes.

  1. Tools: Hydraulic jack, bearing puller, Ratchet screwdriver, chain wrench, circlip pliers, flogging ring spanner, spare batteries (e.g. for combination drill), centre punch, torx sockets, magnetic pick up tool, etc.
  1. Useful Consumables: The already mentioned tapes (mask tape, transparent, insulating & silver tape), bits as required, abrasive paper, WD-40, loctite, grease (e.g. EP2), zip ties, etc.

Note:

This list does not include the necessary PPE for the job. Always ensure safety by using appropriate personal protective equipment such as gloves, safety glasses, and ear protection. Follow OSHA (Occupational Safety and Health Administration), ANSI (American National Standards Institute), and any other applicable standards for workplace safety. Proper training and adherence to safety protocols are crucial to preventing accidents and injuries.

References:

  • DAVY, Phil; EDWARDES-EVANS, Luke; BEHARI, Jo; JACKSON, Matthew. The tool book: A tools lover’s guide to more than 200 hand tools. Londres: Dorling Kindersley Limited, 2018.
  • MRSENGLISH. Tools names with pictures in English | 100 tools names. MrMrsEnglish, 2024. Disponível em: https://mrmrsenglish.com/tools-names-with-pictures/. Acesso em: 28 jul. 2024.

Pesquisa – Soldabilidade de Vergalhão

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Extratos de normas:

ABNT NBR 14931 – Execução de estruturas de concreto – Procedimento

ABNT NBR 6118 – Projeto de estruturas de concreto – Procedimento

NBR 8965 – Barras de Aço CA 42 – Características de Soldabilidade destinadas a armaduras para concreto armado

Veja também:

https://brasil.arcelormittal.com/produtos-solucoes/construcao-civil/vergalhao-arcelormittal-ca-50-s-soldavel?asCatalogo=pdf

Sensores e Atuadores (Introdutório)

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Sensores (por exemplo, tacômetros, sensores de temperatura, câmeras, acelerômetros) são necessários para medir (detectar) sinais e parâmetros desconhecidos de um sistema de engenharia e seu ambiente. São dispositivos sensíveis a alguma forma de energia, que pode ser cinética, luminosa, térmica, relacionando informações sobre uma grandeza que precisa ser medida: temperatura, pressão, velocidade, corrente, aceleração, posição, etc.

Um sensor nem sempre possui as caracteristicas necessárias para ser utilizado em um sistema de controle. No geral o sinal de saída necessita ser manipulado antes de sua leitura pelo sistema de controle. Para isso muitas vezes é preciso ter um circuito de interface para a produção de um sinal que possa ser lido pelo controlador. Essencialmente, os sensores são necessários para monitorar e obter informações sobre o sistema. Essa informação é útil não apenas para operar ou controlar o sistema, mas também para muitos outros fins, como monitoramento de processos; modelagem experimental; teste e qualificação de produtos; avaliação da qualidade do produto; previsão, detecção e diagnóstico de falhas; geração de alertas; e vigilância.

Automóveis fornecem um terreno fértil para vários tipos de sensores e atuadores. Alguns exemplos de sensores automotivos são apresentados a seguir:

Atuadores são dispositivos que modificam uma variável controlada. Recebem um sinal do controlador e agem sobre o sistema controlado, são necessários para acionar uma planta. Por exemplo, motores de passo, solenoides, motores DC, cilindros hidráulicos, bombas, aquecedores/resfriadores. Como outra categoria de atuadores, os atuadores de controle (por exemplo, válvulas de controle) realizam ações de controle e, em particular, acionam dispositivos de controle.

Alguns exemplos de atuadores automotivos são apresentados a seguir:

Manutenção Centrada na Confiabilidade

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Apesar da correção de falhas de forma eficiente e efetiva ser extremamente importante na manutenção, antecipação e evitar falhas também é essencial na gestão da manutenção. Esses esforços são feitos por conceitos coletivamente conhecidos como Manutenção Centrada na Confiabilidade.
O foco deste tipo de manutenção é evitar a falha. A equipe de manutenção de uma industria/empresa não quer corrigir falhas enquanto a planta está sofrendo downtime (tempo parado sem produzir), em vez disso têm-se o objetvo de manter o equipamento funcionando para maximizar a capadicade da planta.
O termo “manutenção de confiabilidade” se refere a programas específicos que a gestão de manutenção realiza com o objetivo de evitar falhas em equipamentos.Essas atividades ou ferramentas são: manutenção preventiva, manutenção preditiva e trabalhos de projeto.

Extrato de “SAE JA1011 — Evaluation Criteria for Reliability-Centered Maintenance (RCM) Processes”.

Muitas organizações adotam a norma “SAE JA1011 — Evaluation Criteria for Reliability-Centered Maintenance (RCM) Processes” para estabelecer os critérios minimos do processo de RCM. Inicialmente, através desta norma, as seguintes 7 questões são levantadas:

1 – Identificar Funções do Sistema: O que o item deve fazer e seus padrões de desempenho associados?
2 – Identificar Modos de Falha: De que maneiras ele pode falhar em fornecer as funções necessárias?
3 – Identificar Causas de Falha: Quais são os eventos que causam cada falha?
4 – Identificar Efeitos da Falha: O que acontece quando cada falha ocorre?
5 – Identificar Consequências da Falha: De que maneira cada falha importa?
6 – Determinar Tarefas Preventivas: Que tarefa sistemática pode ser realizada de forma proativa para prevenir ou reduzir satisfatoriamente as consequências da falha?
7 – Identificar Alternativas: O que deve ser feito se uma tarefa preventiva adequada não puder ser encontrada?

Fontes:

-PALMER,R. Maintenance Planning and Scheduling Handbook. United States of America: McGraw-Hill, 2006.
-SAE JA1011 Evaluation Criteria for Reliability-Centered Maintenance (RCM) Processes, Society of Automotive Engineers, 1998.
-Inspectioneering. Overview of Reliability Centered Maintenance (RCM), available on: <https://inspectioneering.com/tag/reliability+centered+maintenance>

Manutenção Preditiva

2 respostas
Em contraste com a Manutenção Preventiva (PM), a Manutenção Preditiva (PdM) é um sistema baseado em condições. A PdM mede alguma saída do equipamento que está relacionada à deterioração do componente ou subsistema.

A Manutenção Preditiva (PdM) permite medições discretas que podem ser analisadas em relação a algum limite predefinido (linha de base) ou monitoradas usando gráficos de controle estatístico. Quando uma anomalia é observada, um aviso é fornecido com tempo suficiente para analisar a natureza do problema e tomar medidas corretivas para evitar falhas. Desta forma, PdM alcança o mesmo objetivo central que a Manutenção Preventiva (PM).

Ao detectar precocemente o desgaste, é possível planejar e tomar medidas corretivas para retardar a taxa de desgaste, ou prevenir e minimizar o impacto de falhas. Neste caso a manutenção corretiva restaura o componente a um bom estado de funcionamento. Portanto, o equipamento opera com uma maior probabilidade de desempenho livre de problemas.

Outra vantagem da Manutenção Preditiva (PdM) é que o custo da mão de obra de vigilância é muito menor do que o custo das atividades de Manutenção Preventiva (MP). Embora o conhecimento técnico necessário para inspeções de PdM geralmente seja mais elevado do que o necessário para a PM, o tempo de inspeção exigido por máquina é muito menor.

Exemplos de tecnologias adotadas em PdM são:

  • Análise de Vibração,
  • Análise de Óleo,
  • Termografia Infravermelha,
  • Detecção Ultrassônica.

Fonte:

-Peter,R. Maintenance Benchmarking and Best Practices: A Profit- and Customer-Centered Approach. United States of America: McGraw-Hill Maintenanc, 2006.

Manutenção Preventiva

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Programas de Manutenção Preventiva (PM) concentram inspeções e correções proativas de qualquer defeito ou condição de deterioração observada. Estes programas englobam atividades de manutenção programadas realizadas para evitar falhas ou quedas no desempenho em períodos definidos.

Quando o desgaste avança a um ponto que justifica correção, é realizada manutenção no equipamento para corrigir a condição de desgaste. Se for avaliado que um componente desgastado continuará a operar até que um reparo futuro possa ser agendado, as principais reparações são adiadas até que possam ser planejadas e agendadas. Um sistema de PM aumenta a probabilidade de que o equipamento funcione conforme o esperado, sem falhas, até a próxima data de inspeção ou a reparação corretiva planejada.

Wirth TPK 2200 Mud Pumps – For land drilling applications (HMH, 2022).
Uma característica central da PM é que na maioria das aplicações, o equipamento deve ser parado/desligado para inspeção. Por exemplo uma bomba de lama (Mud Pump) de uma plataforma de petróleo deve ser parada e desmontada para inpeção, por exemplo inspeção NDT do virabrequim (crankshaft).

A perda de tempo operacional durante inspeções é uma das razões pelas quais os programas de MP frequentemente são menos bem-sucedidos. Especialmente em aplicações onde existem poucas unidades redundantes e o equipamento idealmente não pode parar. Em algumas situações, a perda devido à parada do equipamento é considerada uma penalidade muito alta e as inspeções de PM são resistidas.

Usando a tecnologia HD, o sistema monitora a condição dos rolamentos, o comportamento dinâmico das engrenagens e o desgaste dos dentes das engrenagens. Ele também lida com condições operacionais variáveis, como RPM, carga e torque (Technical Solution TOP DRIVE – SPM).

Em contraste com a Manutenção Preventiva (PM), a Manutenção Preditiva (PdM) é um sistema baseado em condições. A PdM mede alguma saída do equipamento que está relacionada à deterioração do componente ou subsistema. Por exemplo uma análise de vibração contínua em um topdrive.

Fontes:
-Peter,R. Maintenance Benchmarking and Best Practices: A Profit- and Customer-Centered Approach. United States of America: McGraw-Hill Maintenanc, 2006.
-Munro,R;Ramu,G;Zrymiak,D. The Certified Six Sigma Green Belt Handbook. Milwaukee, Wisconsin: American Society for Quality, 2015.

Conceito Básico de Cilindro Hidráulico

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O conceito intuitivo de um circuito hidráulico com um cilindro e um motor consiste em transformar o torque e rotação do motor (bomba) em pressão vazão hidráulica que é posteriormente transformada de volta em torque e velocidade do cilindro. A razão principa para conversão em energia hidráulica é pela conveniência de transferir energia para uma localidade. O fluido pressurizado flui facilmente por caminhos irregulares chegando ao ponto onde é convertido de volta em torque e velocidade.

Considere as setas em azul um fluxo entregue a um cilindro hidráulico causando que este estenda. “A” é área da seção transversal do cilindro, esta mesma área entrega uma força “F” à haste do cilindro, que se move uma distância “X” (em mm por exemplo).

A) A distância “X” movida é relacionada ao volume de fluido entregue ao cilindro:

Onde:

x = distância (mm)

V = volume (mm3)

A = área (mm2)

B) A força está relacionada à pressão desenvolvida na extremidade do pistão (área “A”):

Onde:

F = força (N)

P = pressão (N/mm2)

A = área (mm2)

(N/mm2 também pode ser chamado de MPa (Mega Pascal))

C) Trabalho e Potência:

O trabalho do cilindro é realizar uma tarefa mecânica, como levantar, empurrar ou puxar algo.

Seja Trabalho (W) = Força x distância:

Onde:

P = pressão (N/mm2)

A = área (mm2)

V = volume (mm3)

A potência é uma medida da taxa na qual o trabalho está sendo realizado pelo sistema, ou seja, a rapidez com que a energia está sendo transferida. A potência é o trabalho sobre o tempo:

Onde:

P = pressão (N/mm2)

V = volume (mm3)

t =  tempo (s)

Se utilizarmos as seguintes unidades para esta fórmula:

P = pressão (N/m2)

V = volume (m3)

t =  tempo (s)

Obtêm-se: (N/m2) * (m3) / (s)  = N*m/s

Sendo desta forma N*m/s  o mesmo que 1 Watt, que é a unidade de potência do Sistema Internacional de Unidades (SI). É equivalente a um joule por segundo.

Fontes:

-Cundiff,S. FLUID POWER CIRCUITS and CONTROLS: Fundamentals and Applications. Virginia USA: Virginia Polytechnic Institute and State University Blacksburg, 2002.

O diagrama Ferro-Carbono

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O principal elemento de liga do aço é o carbono e sua presença é responsável por uma série de propriedades físicas que podem ser obtidas. Como visto no post anterior, o ferro puro derrete à 1539°C e durante seu aquecimento passa por transformações em sua fase sólida, respectivamente: ferrita alpha, austenita gamma e ferriga delta. Desta vez será abordado o diagrama da liga binária ferro-carbono:

Diagrama Ferro-Carbono ou Ferro-Cementita (Fe-Fe3C) (THELNING, 2000).

1 – A solubilidade de carbono na fase de ferrita é baixa, em torno de 0.022% à 723°C.

2 – 0.77% de carbono corresponde ao ponto eutetoide. No ponto eutetoide à aproximadamente 723°C a austenita se transforma simultaneamente em ferrita e cementita. Os aços com 0.77% de carbono são chamados eutetoides, com mais hipereutetoides e com menos hipoeutetoides.

Aspecto micrográfico da perlita, aço eutetoide esfriado lentamente, que é uma estrutura lamelar formada por linhas escuras (cementita) e linhas brancas (ferrita). Ampliação original: 1000 vezes. (CHIAVERINI, 1987).

A perlita: como um aço eutetoide, é composta por 0,77% C divididos em: 88,5% de ferrita (a ferrita tem 0,022% C) e 11,5% de cementita (a cementita é composta por 6,67% C). As propriedades mecânicas da perlita são intermediárias. A cementita (Fe3C) é um composto metálico de ferro e carbono muito duro e frágil.

Aspecto micrográfico de um aço hipoeutetoide esfriado lentamente. As áreas brancas são compostas por ferrita e as escuras por perlina. Ampliação original: 200 vezes. (CHIAVERINI, 1987).

Aspecto micrográfico de um aço hipereutetoide esfriado lentamente. A cementita é disposta em torno dos grãos de perlita. Ampliação original: 200 vezes.  (CHIAVERINI, 1987).

3 – A austenita é capaz de dissolver até 2.1% de carbono à 1130°C. Essa diferença de solubilidade trás a possibilidade de tratamentos térmicos ao aço. Mesmo sem tratamento térmico, a resistência do aço aumenta muito com o aumento da porcentagem de carbono. Veja a seguir uma tabela indicando as propriedades mecânicas de aços esfriados lentamente em função do teor de carbono:

Propriedades do aço por porcentagem de carbono (CHIAVERINI, 1987).

4 – 4,3% de carbono corresponde ao ponto eutético. O ponto eutético é o pondo onde ocorre a transformação direta do líquido para dois sólidos, em vez de líquido para uma mistura de sólido + líquido. Esse ponto é vantajoso para a produção de ferro fundido, já que para derreter o ferro que contém algo em torno de 4,3% de carbono é necessário uma menor temperatura se comparado a um ferro com mais ou com menos carbono, desta forma economizando energia na fundição.

O teor de carbono no aço varia entre níveis muito baixos e cerca de 2,1% C (veja a parte colorida em verde do diagrama). Acima de 2,1% C, até cerca de 4% ou 5%, a liga é definida como ferro fundido (veja a parte colorida em azul do diagrama):
Diagrama Ferro-Carbono ou Ferro-Cementita (Fe-Fe3C) (THELNING, 2000).
Resumo dos aços resfriados lentamente (sem tratamento térmico):
– Ferro comercialmente puro – ferrita
– Aços hipoeutetoides ( até 0,77% C) – ferrita + perlita
– Aços eutetóides (0,77 % C) – perlita
– Aços hipereutetoides (0,77 a 2,11% C) – perlita + cementita

Fontes:
– Groover, M. P. Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes, and Systems, 2010.
– Thelning, K. Steel and its Heat Treatment, 2000.
– Chiaverini, V. Aços e Ferros Fundidos, 1987.

Transformações e estruturas cristalinas do Ferro puro

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Ao aquecer o ferro puro da temperatura ambiente à temperatura de fusão ele passa por várias transformações cristalinas e exibe duas modificações alotrópicas diferentes. Se essa amostra de ferro puro for aquecida a uma taxa constante, durante a transformação cristalina, a temperatura se mantém constante até a transformação esteja completa.

 

Os átomos dos metais são dispostos em um padrão tridimensional chamado estrutura cristalina. As duas estruturas cristalinas do ferro são chamada de ferrita e austenita, suas faixas de estabilidade e temperaturas de transformação são mostradas a seguir:

Curva de aquecimento e resfriamento para ferro puro (THELNING, 2000).

As terminologias da cruva de aquecimento e resfriamento do ferro puro foram determinadas pelo francês Le Chaterlier. A ocorrência de uma parada é indicada pela letra “A” (“arrêt”). Se a transformação ocorrer no resfriamento utiliza-se a letra “r” (“refroidissement”); se ocorrer durante o aquecimento “c”(“chauffage”). Os pontos Ac e Ar não são necessáriamente coincidentes (mesma temperatura), a não ser que a taxa de aquecimento e resfriamento seja infinitamente lenta.

Estrutura Cristalina Ferrita (THELNING, 2000).

A estrutura da ferrita possui um átomo em cada canto da célula unitária e um átomo ao centro, por isso sua estrutura é a cúbica de corpo centrado (Body-Centered Cubic lattice – BCC).  A ferrita é estável abaixo de 911 °C, e também entre 1392 °C e seu ponto de fusão, sendo chamada de ferro-α e ferro-δ, respectivamente.

Estrutura Cristalina Austenita (THELNING, 2000).

A austenita possui a estrutura com face centrada (Face-Centered Cubic lattice – FCC). A austenita, designada como ferro-γ, é estável entre 911 °C e 1392 °C.

 

Fontes:
– Thelning, K. Steel and Its Heat Treatment, 2000.
– Black, JT. Degarmo’s Materials and Processes in Manufacturing, 2012.
– Chiaverini, V. Aços e Ferros Fundidos, 1982.

 

Espadas Japonesas – Parte 2: Tratamento Térmico

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A têmpera é um processo importante na fabricação de facas e espadas. A têmpera consiste no aquecimento e resfriamento rápido do metal para que este obtenha uma estrutura cristalina específica, neste caso a estrutura da martensita que proporciona maior dureza à lâmina. O processo de têmpera varia em temperatura de acordo com a composição do aço e os objetivos desejados, levando em consideração diversos fatores. Neste post será abordado como esse processo é feito durante a fabricação de espadas japonesas, mais detalhes sobre a têmpera e tratamentos térmicos serão abordados em posts futuros.

Após o forjamento e a espada já possuindo seu formato inicial. O próximo passo é fazer o hamon, um padrão definido de aço endurecido ao londo da superficie de corte da lâmina.  Isso envolve cobrir a espada em dois tipos de argila antes do aquecimento para a têmpera. Esse processo, chamado de “tsucioki”, uma camada isolante de argila é aplicada no corpo da espada, exceto onde a borda deve ser endurecida (KAPP, 2012).

Fonte: The Art of the Japanese Sword (KAPP, 2012).

A argila negra é composta por pedra moída e acelera o resfriamento da espada durante o processo de têmpera, o aço da borda esfria ainda mais rápido do que se estivesse exposto, permitindo que ele se converta quase completamente em aço martensítico, o que ajuda a produzir um hamon de melhor qualidade.

Argila escura para resfriamento rápido durante tratamento térmico de têmpera. Fonte: The Art of the Japanese Sword (KAPP, 2012).

O ferreiro cobre a parte superior da espada com uma argila mais espessa para retardar o resfriamento desta parte. A argila vermelha contém mistura de argila cerâmica, pedra moída e óxido de ferro (que dá a cor vermelha).

Argila vermelha para resfriamento mais lento durante a têmpera.  Fonte: The Art of the Japanese Sword (KAPP, 2012).

A têmpera da espada começa com seu aquecimento na forja. A espada é virada e retirada repetidas vezes, quando a lâmina fica de cor amarela e o corpa da espada laranja, significa que a temperatura para o tratamento térmico foi atingida. A lâmina antes do resfriamento está a cerca de 800°C, o corpo um pouco menos. Durante esse processo de aquecimento o hamon se torna visível.

Aquecimento da espada na forja. Fonte: The Art of the Japanese Sword (KAPP, 2012).

Quando a espada estiver uniformemente aquecida, ela é mergulhada em um tanque de água gelada.

 

Mergulhando a espada em um tanque de água gelada. Fonte: The Art of the Japanese Sword (KAPP, 2012).

Fonte:
– Kapp,H. et al. The Art of the Japanese Sword: The Craft of Swordmaking and its Appreciation, 2012.

Espadas Japonesas – Parte 1

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A espada Japonesa é uma obra de arte única em aço. Sua funcionalidade como arma é notável, assim como a metalurgia e o pensamento científico utilizado pelo ferreiro de espadas (swordsmith).

Esta pintura de Yoshihiko Sasama retrata um samurai com armadura do período Nanbokucho (século XIV) empunhando uma espada muito longa. Fonte: The Art of the Japanese Sword (KAPP, 2012).

O método de fabricação de espadas no Japão foi aperfeiçoado e desenvolvido ao longo de centenas de anos, tendo início entre os séculos IV e VI quando espadas e as tecnologias para fabricá-las foram importadas da China e da Coréia.
Um termo e característica importante e interessante das espadas japonesas é o Hamon:

Padrão do Hamon. Fonte: The Art of the Japanese Sword (KAPP, 2012).

O Hamon é um padrão visível na qual o aço que está mais próximo à lâmina é composto por uma estrutura chamada martensita. É a martensita que dá a característica de corte superior deste tipo de espada, por ser responsável por uma característica de aço duro e resistênte.

O processo de construção de uma espada japonesa de alta qualidade é resultado de uma estrutura de material compósito, ou quase, já que contém três tipos de aço:

– Núcleo feito de aço macio (shigane);

– A parte externa feita de aço de alto carbono (0,6 a 0,7%) (kawagane);

– A lâmina com estrutura martensítica após tratamento térmico do aço (hamon).

Tipos de aço. Fonte: The Art of the Japanese Sword (KAPP, 2012).

Fonte:
– Kapp,H. et al. The Art of the Japanese Sword: The Craft of Swordmaking and its Appreciation, 2012.

O Parafuso de Arquimedes

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Como trazer a água para uma área mais elevada sem o uso de eletricidade? Com baldes? Na antiguidade os Gregos já tinham uma solução melhor, o parafuso de Arquimedes!

O parafuso de Arquimedes é uma das máquinas hidráulicas mais antigas. Este dispositivo era muito eficaz pois elevava a água e era possível ser operado por apenas uma pessoa. A principal aplicação do parafuso ao longo da história foi transportar água para sistemas de irrigação e para drenar minas ou outras áreas de baixa altitude.
O parafuso de Arquimedes é composto por um cilindro oco e uma parte em formato de espiral. Uma extremidade é posicionada em uma fonte de fluido em uma área mais baixa, enquanto a outra extremidade é inclinada para cima em direção a uma área de descarga mais elevada. Para mover água, tudo o que você precisa fazer é girar o parafuso.

Ainda hoje é utilizado, por exemplo, em plantas de tratamento de esgoto/aguas residuais:

Detalhes do Parafuso de Arquimedes:

Quando visto do reservatório de cima, as lâminas se movem para cima ao serem giradas no sentido horário.
  • O ângulo θ é o ângulo que determina a inclinação com a horizontal “K”.
  • Ro é o raio do cilindro externo do parafuso (m).
  • L é o comprimento total do parafuso (m).
  • Ri é o raio do cilindro interno do parafuso (m) (0 ≤ Ri ≤ Ro)
  • Λ é passo (ou período) de uma lâmina (m) (0 ≤ L ≤ 2πRo / K). “Um ciclo do parafuso” refere-se a um segmento do parafuso cujo comprimento é igual a um passo do parafuso. O volume de um ciclo do parafuso é 2πRo²Λ.
  • O ângulo α tem relação com o ângulo sinusoidal da curva da lâmina e é necessário que seja maior que θ.
  • O ângulo β é relacionado à curva sinusoidal interna e é maior que θ.

Fontes:

  • Rorres, C. The Turn of the Screw: Optimal Design of an Archimedes Screw, 2000. Disponível em: <https://www.cs.drexel.edu/~crorres/screw/screw.pdf>.
  • Cury Perrone, G. Archimedes’ screw, 2019. Disponível em <https://www.ufrgs.br/amlef/2019/12/01/archimedes-screw/>.
  • Scientific American. Lift Water with an Archimedes Screw. Disponível em <https://www.scientificamerican.com/article/lift-water-with-an-archimedes-screw/>.
  • Archimedes Screw Illustrations. Disponível em: <https://math.nyu.edu/~crorres/Archimedes/Screw/Applications.html>.
  • Shanker Dixit, U. et al. A Brief History of Mechanical Engineering, 2017.