Plano de estudo: anteprojeto, projeto e TCC/dissertação final
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Projeto Básico ou Anteprojeto
Kaminski – G. C. 1
Projeto Básico
ou Anteprojeto
PME3320 Metodologia de Projeto I
08/05/2020
Projeto Básico ou Anteprojeto
Kaminski – G. C. 2
Escopo
Definição
1. Seleção da melhor alternativa
2. Modelos a serem elaborados e desenvolvidos
3. Análise de sensibilidade
4. Análise de compatibilidade
5. Análise de estabilidade
6. Otimização
7. Considerações finais
Exemplo
Projeto Básico ou Anteprojeto
Kaminski – G. C. 3
Definição
• Projeto preliminar;
• Detalhamento da melhor alternativa;
• Corresponde aos primeiros ciclos da espiral de projetos;
• Obtenção de uma concepção geral para o produto a ser desenvolvido;
• Base para o projeto executivo ou de fabricação.
Estudo de
viabilidade
Projeto
executivo
Projeto
básico
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1. Seleção da melhor alternativa
• Avaliar a(s) alternativa(s) da fase anterior;
• Descartar as alternativas inviáveis técnica, econômica, financeira e
ambientalmente;
• Estabelecer os critérios de projeto (atributos) de forma mais
quantitativa possível;
• Quantificar as grandezas abstratas (julgamento e bom senso):
profundo conhecimento dos fenômenos e/ou processos envolvidos em
todo o ciclo de produção e consumo;
• Classificar as alternativas segundo os critérios de projeto através da
construção da matriz de decisão;
• Definir as entradas da matriz de decisão:
• atributos: critérios de projeto (linhas) c/ pesos (P), Ʃ = 1, 10, 100;
• alternativas: escolhas (colunas) com as notas (N), p/ ex. 0 a 5.
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Exemplo de matriz de decisão
Nota (N) N x P Nota (N) N x P Nota (N) N x P Nota (N) N x P Nota (N) N x P
Confiabilidade 17 3 51 4 68 5 85 4 68 2 34
Aceitação pública 15 5 75 3 45 4 60 5 75 3 45
Custo de Fabricação 15 1 15 4 60 4 60 5 75 4 60
Desempenho 13 4 52 4 52 3 39 4 52 3 39
Segurança 12 3 36 5 60 1 12 4 48 3 36
Durabilidade 10 2 20 4 40 4 40 4 40 1 10
Utilização de componentes
padrão 8 1 8 5 40 3 24 5 40 4 32
Investimento necessário 7 1 7 5 35 2 14 4 28 1 7
Simplicidade e facilidade de
manutenção 3 4 12 2 6 3 9 2 6 1 3
Total 100 24 276 36 406 29 343 37 432 22 266
Alt. C Alt. D Alt. EAtributos Peso (P)
Alt. A Alt. B
1. Seleção da melhor alternativa
Projeto Básico ou Anteprojeto
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1.1 Correlação dos atributos da matriz de decisão
• Cálculo do coeficiente de correlação linear (r) entre dois atributos
(x e y) quaisquer que compõem a matriz de decisão:
n é o número de alternativas;
são as notas dadas a cada alternativa para os atributos x e y
respectivamente;
são as médias das notas segundo os atributos x e y
respectivamente.
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1.1 Correlação dos atributos da matriz de decisão
• Classificação do coeficiente de correlação linear (r):
.
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1.1 Correlação dos atributos da matriz de decisão
• Correlação entre os coeficientes de correlação linear da matriz:
• Os pares de atributos, cujos coeficientes de correlação linear obtidos
foram maior que 0,9 (correlação fortíssima), são:
• confiabilidade/durabilidade (0,93) e
• custo de fabricação/utilização de componentes padrão (0,91).
ConfiabilidadeAceitação
pública
Custo de
FabricaçãoDesempenho Segurança Durabilidade
Utilização de
componentes
padrão
Investimento
necessário
Simplicidade
e facilidade
de
manutenção
Confiabilidade 1,00 0,22 0,32 0,08 -0,24 0,93 0,16 0,51 0,35
Aceitação pública 1,00 -0,33 0,46 -0,17 0,18 -0,45 -0,14 0,66
Custo de Fabricação 1,00 -0,24 0,16 0,47 0,91 0,56 -0,75
Desempenho 1,00 0,74 0,32 0,05 0,55 0,32
Segurança 1,00 0,12 0,54 0,69 -0,35
Durabilidade 1,00 0,42 0,78 0,16
Utilização de componentes
padrão 1,00 0,76 -0,81
Investimento necessário 1,00 -0,27
Simplicidade e facilidade
de manutenção 1,00
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1.1 Correlação dos atributos da matriz de decisão
• Matriz de decisão com atributos agrupados:
Vantagens:
• explicitar os pesos reais aos tipos de atributos;
• verificar se o procedimento está de acordo com a realidade do
caso em estudo.
Nota (N) N x P Nota (N) N x P Nota (N) N x P Nota (N) N x P Nota (N) N x P
Confiabilidade / Durabilidade 27 3 81 4 108 5 135 4 108 2 54
Custo de Fabricação /
Utilização de componentes
padrão 23 1 23 5 115 4 92 5 115 4 92
Aceitação pública 15 5 75 3 45 4 60 5 75 3 45
Desempenho 13 4 52 4 52 3 39 4 52 3 39
Segurança 12 3 36 5 60 1 12 4 48 3 36
Investimento necessário 7 1 7 5 35 2 14 4 28 1 7
Simplicidade e facilidade de
manutenção 3 4 12 2 6 3 9 2 6 1 3
Total 100 21 286 28 421 22 361 28 432 17 276
Alt. EAtributos Peso (P)
Alt. A Alt. B Alt. C Alt. D
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2. Modelos elaborados e desenvolvidos
• Evolução do projeto executando vários ciclos na espiral de projetos;
• Aspectos antes abstratos vão se tornando concretos e características
qualitativas adquirem forma quantitativa;
• O produto, objeto do projeto, é representado por modelos;
• Modelos: representações virtuais ou físicas do produto para auxiliar
na análise e/ou previsão de um fenômeno ou processo;
• Classificação dos modelos (Asimov, 1962 e Madureira, 1989):
• descritivos/preditivos;
• estáticos/dinâmicos;
• determinísticos/probabilísticos;
• icônicos/analógicos/simbólicos.
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R
CC
P
N
F
F
Fkxxcxm =++
2. Modelos - classificação
Diagrama de
corpo livre
Reticulado cristalino
de um material
Gráfico das
características
operacionais de uma
bomba centrífuga de
10” – 1.750 rpm
Esquema de
circuito elétrico
Equação
horária do
movimento
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• Icônicos: esquemas, fluxogramas, diagramas, desenhos,
prototipagem rápida, perspectivas, maquetes, etc.;
2. Modelos - classificação
Fonte: https://www.ge.com/reports/20-09-2013pumping-up-the-silent-engine/
Protótipo de motor à ar comprimido GE
(impressora 3D de peças em metal)
Maquete arquitetônica de usina de
energia a partir de resíduos
(impressora 3D de polímeros)
Fonte: https://mnl.co.uk/power-from-waste/
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• Analógicos: protótipos, modelos reduzidos, circuitos elétricos;
2. Modelos - classificação
Fonte: https://imagens.usp.br/?p=5862
Tanque de Provas Numérico (TPN)
Escola Politécnica da USP
Protótipo funcional de carro conceito
Ford Mustang Mach 1 (1966)
Escola Politécnica da USP
Fonte: https://www.conceptcarz.com/view/photo/1086368,23021/1966-
ford-mustang-mach-1-concept_photo.aspx
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• Simbólicos: equações e inequações matemáticas; modelos de
simulação (método dos elementos finitos).
2. Modelos - classificação
Fonte: https://lotusproactive.wordpress.com/2013/01/15/determining-the-crashworthiness-of-a-lightweight-vehicle/
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3. Análise de sensibilidade
• Sistema: conjunto de variáveis denominadas parâmetros de projeto;
• Descrição do comportamento deste sistema: em geral é
apresentada na forma de modelos simbólicos (programas de simulação
ou de modelos físicos) envolvendo os parâmetros de projeto e as
variáveis de entrada e saída;
• Parâmetros de projeto são os atributos do sistema em estudo;
• Exemplos: dimensões críticas, propriedades físicas e/ou químicas,
estados do sistema, etc.;
• Análise de sensibilidade:
• saber quão sensível é o desempenho do sistema ao ajuste dos
vários parâmetros;
• ajustar os parâmetros críticos que afetam criticamente o
desempenho.
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3. Análise de sensibilidade
Entrada
especificadas
Xi
Saídas
obtidas
Yi
Objetivo: verificar a influência da variação dos
parâmetros de entrada do projeto sobre as saídas.
Parâmetros Pi
Modelo do
produto/sistema
Yi = f ( Xi ,Pi )
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Kaminski – G. C. 17
3. Análise de sensibilidade
Aplicar as entradas Xi a um
valor tentativa dos parâmetros Pi
Ler, medir, calcular ou
avaliar as saídas Yi
Variar cada um dos parâmetros
Pi, ou grupo deles
Obter as faixas de valores dos parâmetros que
produzem as saídas de projeto (especificados)
Ordenar os parâmetros pela influência sobre o
desempenho (obtenção dos parâmetros críticos)
Fluxograma da
análise de
sensibilidade
Resultados da análise de sensibilidade:
• maior conhecimento do produto;
• indicação de adequabilidade das
especificações adotadas;
• avaliação preliminar quantitativa do
desempenho do produto.
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4. Análise de compatibilidade
• Produto, máquina, instalação ou processo: possuem conjuntos,
subconjuntos e elementos. Para um funcionamento harmônico é
preciso que a interação dos subconjuntos seja compatível;
• Compatibilidades: geométrica, física e química;
• Necessidade de compatibilidade entre as características internas de
funcionamento, sempre que as variáveis de saída de um subconjunto
sejam as de entrada de outro;
• Parâmetros de projeto que forem menos críticos na análise de
sensibilidade são aqueles que podem ser ajustados convenientemente
para assegurar a compatibilidade entre os conjuntos;
• Tipos de compatibilidade:
• funcional;
• de material;
• dimensional.
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4. Análise de compatibilidade
Objetivo: definir faixas de valores para os parâmetros de
projeto, de modo a assegurar a compatibilidade funcional, a
compatibilidade de material e a compatibilidade dimensional.
Entradas
Xi
Saídas
Yi
SS1 SS2
SS3 SS4
Sistemas e
subsistemas modelados
Projeto Básico ou Anteprojeto
Kaminski – G. C.
Conjunto de componentes principais de
um refrigerador
Fonte: http://praticandofisicaemcena.blogspot.com/2015/09/como-
funciona-uma-geladeira.html
Conjunto do motor com cabeçotes,
correias, polias, coletor de ar do
Ford Shelby Mustang GT500 (2011)
Fonte:
https://www.conceptcarz.com/view/photo/564101,18489,1/2011-
shelby-mustang-gt500_photo.aspx
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4. Análise de compatibilidade
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5. Análise de estabilidade
Entrada
desejadas
Xi
Saídas
desejadas
Yi
Entradas
anormaisSaídas
aceitáveis
Sistemas e
subsistemas
modelados
Objetivo: definir faixas de valores para os
parâmetros de projeto de modo a assegurar a
estabilidade.
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5. Análise de estabilidade
Fonte: https://www.nishimatsu.co.jp/eng/solution/solution.php?no=MTg=
Tipos de construção de isolamento
sísmico em edifícios no JapãoSeção da barragem lateral direita
(concreto) da Usina Hidroelétrica de Itaipu
Fonte:
https://www.itaipu.gov.br/en/node/135?foto=
geracao_banco_de_transformadores.jpg
Projeto Básico ou Anteprojeto
Kaminski – G. C. 23
6. Otimização
• Premissas: os principais parâmetros do projeto ainda não estão
fixados com valores específicos. Avançando sobre a espiral do projeto é
necessário definir alguns dos parâmetros;
• Combinação ótima: melhor valor entre várias combinações de
possíveis valores escolhidos;
• Otimização: processo pelo qual se determina uma combinação ótima;
• Critério objetivo: procedimento direto de otimização sem a
necessidade de executar várias tentativas.
Projeto Básico ou Anteprojeto
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6. Otimização
Combinações
possíveis
Combinação
ótima
Projeto Básico ou Anteprojeto
Kaminski – G. C. 25
• Ensaios experimentais:
• impossibilidade de simulação numérica;
• tempo e custo financeiros superiores;
• verificação adequada do funcionamento;
• planejamento para minimizar custos e obter resultados confiáveis.
• Protótipos e experimentos: capazes de complementar o projeto e
serem executados conforme as necessidades técnicas e econômicas;
• Final do projeto básico: produto definido e a solução proposta é
realmente a forma mais simples de conseguir os resultados desejados;
• Documentação do projeto básico: desenhos, diagramas, protótipos
(virtuais e físicos) e relatórios consolidados, que são as bases para a
execução do projeto executivo.
7. Considerações finais
Projeto Básico ou Anteprojeto
Kaminski – G. C. 26
ExemploFaça o projeto básico de um elemento de treliça de 1 m de comprimento
para ser utilizado em andaimes de construção e/ou manutenção incluindo
modelo icônico, modelo matemático, análise de sensibilidade, análise
de compatibilidade e análise de estabilidade, sabendo que o mesmo
deve resistir a um esforço de tração ou compressão de 500 kgf.
Dados obtidos de um manual de engenharia:
AlEI
EA
F
A
Fflambcrit 2
2
.
psests ====
Tensão de ruptura srup. = 500 MPa
Tensão de escoamento sesc. = 250 MPa
Módulo de elasticidade E = 210.000 MPa
Coeficiente de Poisson 0,3
1 kgf = 10 N
Material Aço ASTM A-36
s tensão de escoamento
t tensão de cisalhamento
E módulo de elasticidade
e deformação
s crit.flamb tensão crítica de flambagem
l comprimento de flambagem
I momento de inércia de área
A área da seção