64ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 3. Engenharia Civil

MONITORAÇÃO ESTRUTURAL E INSTRUMENTAÇÃO VIRTUAL APLICADOS AO ENSINO EXPERIMENTAL DE ENGENHARIA CIVIL

Wilson Junior Soares da Silva 1 Wayne Santos de Assis 2

1. UFAL 2. Prof. Dr./ Orientador - Centro de Tecnologia - UFAL

INTRODUÇÃO:

A proposta deste projeto consiste no desenvolvimento de uma ferramenta de apoio ao ensino presencial para disciplinas de graduação e pós-graduação em Engenharia Civil, baseada em monitoração estrutural e instrumentação virtual. Para tanto, foi utilizado um modelo reduzido constituído por uma barra metálica instrumentada, representando uma viga em balanço. A barra metálica pode ser monitorada através de uma rede de sensores elétricos colada em sua superfície, a qual é dedicada à medição de deformações. Um equipamento desenvolvido no laboratório foi utilizado para a realização da aquisição, condicionamento e conversão A/D dos sinais elétricos, enquanto o tratamento dos sinais digitalizados e o controle do hardware de aquisição de dados são feitos por meio de um programa construído utilizando LabVIEW, uma plataforma computacional voltada à instrumentação virtual. O tratamento matemático sobre os dados é realizado imediatamente após a aquisição dos mesmos, e tem como produto a representação gráfica e dinâmica da linha elástica da viga, o que possibilita aos alunos uma reflexão sobre as relações entre deformações, tensões e deslocamentos, facilitando a fixação de conceitos referentes à mecânica dos materiais, análise experimental de estruturas e suas aplicações.

METODOLOGIA:

Fez-se necessário estudar a bibliografia sobre o comportamento elástico de peças estruturais submetidas a carregamentos, extensometria (foi utilizada para a medição das deformações no corpo de prova estudado); passando pelo sistema de aquisição de dados, comunicação com o computador e o desenvolvimento de um programa pelo software LabVIEW para manipulação e controle do sistema de aquisição, bem como a visualização e tratamento dos dados obtidos para a geração da linha elástica. Estudar os mecanismos de funcionamento e utilização de sensores de resistência elétrica, bem como sua aplicação ao corpo de prova estudado, observando em cada etapa os cuidados necessários para garantir o seu correto funcionamento e desempenho. Foi realizado um estudo sistemático sobre o comportamento mecânico e estrutural da peça, correlacionando a deformação sofrida pela peça com uma equação para a sua forma deformada, sendo definida matematicamente através da resistência dos materiais. Acompanhamento da construção do sistema de aquisição de dados, hardware criado pelo técnico de laboratório industrial José Henrick Viana Ramalho e desenvolvimento do programa de aquisição, visualização e tratamento de dados e montagem do sistema de monitoração.

RESULTADOS:

A revisão bibliográfica gerou frutos para o desenvolvimento das atividades de forma segura e construtiva, sendo atingidos os objetivos concebidos inicialmente para o projeto, indo desde o modelo de cálculo para a linha elástica, passando por cada etapa do processo de montagem e aplicação de um sistema de aquisição e extensometria, fase esta de difícil compreensão e construção, a fim de que forneça informações condizentes com o fenômeno estudado sem comprometer todo o estudo, até a criação de um programa utilizando LabVIEW que apresenta ao usuário os esforços finais de forma interativa em relação ao objetivo do projeto. As informações capturadas pelos sensores elétricos foram transformadas de deformação mecânica em uma determinada direção em deslocamentos verticais em alguns pontos estratégicos da peça, lembrando que o carregamento é aplicado ao eixo longitudinal da mesma, interpolando-os para gerar a linha elástica produzida pelo tipo de esforço externo solicitado.

CONCLUSÃO:

A revisão de literatura foi relevante ao aluno, ajudando-o a aplicar as teorias nesse estudo e sua valia para sua formação, vendo que existem técnicas, equipamentos e dispositivos capazes de avaliar parâmetros de grandeza física na mecânica dos materiais, relacionando os comportamentos reais destes com modelos teóricos simplificados aplicados à engenharia com bastante rigor, capacitando o estudante, profissional ou pesquisador da área de estruturas a entender os acontecimentos relativos aos processos mecânicos estruturais, e que cercado de tecnologia nesta área fica apto a realizar melhorias e até novas descobertas que poderão ampliar recursos construtivos, análise de projetos e até a vida útil de estruturas reais, dando uma resposta bastante significativa e satisfatória à sociedade que procura entre outros aspectos, conforto e segurança em suas realizações civis. O resultado obtido eleva o sentimento físico do experimentador em relação à engenharia, e que os limites entre as teorias simplificadoras e a realidade começam a se fundir quando essas são tratadas com devido rigor e segurança, representando a realidade de forma consistente, dando garantias no que diz respeito à estabilidade e equilíbrio estrutural, ousadia e criatividade no momento de projetar, avaliar e construir.

Palavras-chave: Instrumentação e monitoração, Tratamento e interpretação de dados, LabVIEW.