Tese (doutorado)- Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:05:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323449.pdf: 7173306 bytes, checksum: 58fc05906e186577b1be51badd106422 (MD5) Previous issue date: 2013 / A presente tese trata da sistematização do processo de projeto pa-ra sistemas hidráulicos com o uso de fluidos biodegradáveis. Atualmen-te a tendência de aumento de potência nos sistemas hidráulicos é alcan-çada por meio do emprego de maiores pressões de operação e conse-quentemente, utilizando componentes menores. Altas pressões implicam em maior possibilidade de vazamentos e, por conseguinte, derramamen-to de fluido. Esses acidentes podem trazer sérios prejuízos ao meio am-biente como, por exemplo, no setor de geração de energia elétrica, e em especial nas Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH´s), cujos volumes de fluido hidráulico mineral são da ordem de centenas de litros e que usu-almente operam desassistidas e monitoradas a distância, de forma que não é possível agir rapidamente para evitar que eventuais vazamentos contaminem os recursos hídricos. Outra perspectiva deste problema refere-se aos derrames existentes em sistemas hidráulicos móveis como, por exemplo, máquinas agrícolas, onde estudos indicam que são derra-mados anualmente no solo de cultivos milhares de litros de óleo mineral conseqüente de falhas e vazamentos nestes sistemas hidráulicos. Neste contexto e com o intuito de evitar ou mitigar a questão do risco ambien-tal, identifica-se no Brasil e no mundo um caminho de incentivos a pro-cura de desenvolvimento de sistemas e/ou produtos ecologicamente corretos, tal como o uso crescente de fluidos biodegradáveis nos siste-mas hidráulicos de potência, substituindo o atualmente usado fluido mineral. Sendo assim, no presente trabalho apresenta-se uma solução para o projeto de sistemas hidráulicos que possam empregar fluidos biodegradáveis, a qual foca-se na sistematização de procedimentos para especificação e análise dos requisitos de sistemas hidráulicos, com o fim de adequar e otimizar o desempenho e a vida útil dos componentes as-sim como do próprio fluido. Com estratégias adequadas de projeto, em-pregando-se conceitos de sistemas hidráulicos, análise de fluidos, moni-toração e tecnologia ambiental, a sistematização de projeto garante a minimização dos problemas intrínsecos na utilização de fluidos biode-gradáveis nos sistemas hidráulicos apresentando ao mesmo tempo, uma solução no âmbito ecológico e de projeto para o desenvolvimento de novas tecnologias para os sistemas hidráulicos, seja na área industrial ou móbil. A estruturação da sistematização é orientada por meio do desen-volvimento de um protótipo de sistema computacional inteligente, utili-zando a técnica de sistema baseado no conhecimento (SBC). Baseando-se nos requisitos de projeto, o protótipo incorpora critérios para análise e tomada de decisão, o qual resulta na seleção (especificação) de um ou vários fluidos biodegradáveis, a seleção dos principais componentes do circuito hidráulico, assim como a definição de diretrizes de monitoração do sistema hidráulico. Finalmente, a sistematização sintetizada no protó-tipo SBC é verificada e validada por meio de avaliações de especialistas de diferentes domínios de conhecimento. <br> / Abstract : This thesis deals with the systematization of design process for hydraulic systems using biodegradable fluids. Nowadays, the trend in power increase in hydraulic systems is achieved through of the use of high operating pressures and therefore, using small components. High pressures require a greater chance of leakage and as result, spilling of fluid. These accidents can cause serious damage to the environment, for example, in the electric power generation sector, especially in the Small Hydro Power (SHP), whose volume of mineral hydraulic fluid is the order of hundreds of liters and usually operate unattended and moni-tored from a distance, so that it is not possible to act quickly to prevent contamination of water resources due to any incidental leaks. Another perspective to this problem relate to leakage existing in hydraulic mo-bile systems, for example, agricultural machines, where studies indicate that are annually poured on farmland thousands of liters of mineral oil, resulting from failures and leakages in these hydraulic systems. In this context and in order to avoid or mitigate the issue of environmental risk is identified in Brazil and the world a way of incentives in search of systems development and / or environmentally friendly products, such as the increasing use of biodegradable fluids in hydraulic systems, re-placing currently used mineral fluid. Therefore, in this work a solution for the design of hydraulic systems that may employ biodegradable fluids is proposed, which focuses on the systematization of procedures for specifying and analyzing the requirements of hydraulic systems in order to adapt and optimize the performance and component life, as well as the fluid itself. With appropriate strategies of design, using concepts of hydraulic systems, fluid analysis, monitoring, and environmental technology, the systematization guarantees the minimization of the problems inherent in the use of biodegradable fluids in hydraulic sys-tems, where is presented at the same time a solution within ecological and design scopes for the development of new technologies for hydrau-lic systems, whether in industrial or mobile sector. The structuring of the systematization is oriented through the development of a computational intelligent system prototype, using the technique of the knowledge-based system (SBC). Based on the design requirements, the prototype incorporates criteria to analysis and decision making, which results in the selection (specification) of one or various biodegradable fluids, the selection of the main components of the hydraulic circuit, well as defini-tion of guidelines monitoring of the hydraulic system. Finally, the sys-tematization which is encapsulated in the prototype is verified and vali-dated by expert reviews of different knowledge domains.

Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Banca: Ivaldo de Domenico Valarelli / Banca: Arthur Alves Fiocchi / Resumo: A aplicação da mínima quantidade de lubrificante (MQL) na usinagem dos metais começaram a ser estudados como alternativa para reduzir o uso dos fluidos de corte, para poder atingir uma produção mais limpa e menos prejudicial ao meio ambiente e aos trabalhadores, na retificação, apesar de ser considerada uma técnica inovadora no aspecto ambiental, sua aplicação é restrita devido à geração excessiva de calor e ao entupimento dos poros do rebolo causado pelos cavacos, e isto prejudica a qualidade final do produto e aumenta o desgaste da ferramenta. Esta pesquisa buscou aprimorar o uso do MQL utilizando óleo solúvel sintético da Quimatic Tapimatic ME-2. Além de usar o jato com a mistura ar e óleo e proporções de água injetado na interface rebolo-peça à alta velocidade um jato de ar comprimido, foi utilizado na superfície de corte do rebolo para minimizar o empastamento do rebolo gerado durante o processo de usinagem pela mistura formada pelo óleo do MQL mais os cavacos. Foram realizados ensaios na retificação cilíndrica externa de mergulho do aço ABNT 4340, temperado e revenido com dureza média de 54 HRC, usando rebolo de nitreto de boro cúbico (CBN) com ligante vitrificado. Os métodos de lubri-refrigeração propostos foram o convencional com fluido em abundância e o MQL (sem limpeza da superfície de corte do rebolo) e MQL (com a limpeza, utilizando o ângulo de incidência do ar comprimido na superfície de corte do rebolo fixo a 30 graus). Este ângulo foi escolhido por ser a ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The application of minimum quantity of lubricant (MQL) on machining of metals has emerged as an alternative to reduce the abundance of cutting fluids and then achieve a cleaner production. In grinding, although considered a breakthough technique in the environmental aspect, its application is restricted due to excessive generation of heat and grinding wheel loading caused by the chips, damaging the final product quality and increassing tool wear. The objective of this research was to improve the MQL technique synthetic soluble oil Quimatic Tapmatic ME-2 using beyond the jet with air mixture and oil and water proportios using an additional jet of compressed air to clean the clogged pores of the wheel. Grinding wheel in tests were performed in cylindrical plunge grinding of the ABNT 4340 steel, quenched and tempered (54 HRc), with a vitrified cubic horon nitride (CBN). The suggested methods of lubrification were conventional (abundant fluid), MQL (that without the use of air jet to cleaning the wheel) and MQL plus cleaning system using the angle of incidence of the compressed air on the cutting surface of the grinding wheel fixed to 30 degrees. Other authors chose This angle to be the best condition shown in the works. This performance was evaluated based on analysis of the process output variables: roughness, diametric wear of the grinding, roundness, and metallographic analysis plus microhardness measurements of the grounded surface to verify thermal damage incidence. The results showed the possibility of implementing the technique of cleaning as a tehcnological enhancement to minimum quantity of lubrificant in the grinding, reducing the use of cutting fluids. The tecnique MQL plus cleaning system, in a specific indicent angle of the compressed air was extremely efficient, resulting in better surface finish, reduced tool wear and free of thermal damage when compared with conventional methods without cleaning of the wheel / Mestre