Programas e Projetos (2022)

Projetos de pesquisa aprovados por editais internos e executados em 2022:

Análise da resposta dinâmica de uma viga em balanço para levantamento de carga excitada por um carregamento periódico na extremidade livre

Coordenador: Evanilton Jose Alves Barbosa

O dimensionamento mecânico estrutural, tem como fundamento a Mecânica dos Sólidos e fluidos, os quais, somados aos conceitos do MEF possibilitam desenvolvimento de projetos de qualidade em tempos e custos adequados à realidade industrial. Os conceitos abordados neste campo do conhecimento permitem identificar o problema em estudo, que levam em conta os tipos de solicitações impostas à estrutura, estas, determinam o comportamento e o caminho na busca da solução. Este projeto visa contribuir com o entendimento do comportamento da estrutura em trabalho, objetivando propiciar um olhar crítico do engenheiro mecânico no desenvolvimento de projetos e aplicação de conceitos de MEF e softwares comerciais no dimensionamento de máquinas e produtos. O desenvolvimento se dará por meio de análise estática com aplicação da carga máxima com motor estacionário e análise dinâmica, com auxílio de software de aplicação de elementos finitos. O componente será constituído por um tubo quadrado ou viga I, engastado em uma extremidade e com um motor elétrico fixado na outra ponta. Os softwares aplicados serão ANSYS e / ou NASTRAN, e pretende se trabalhar com o elemento retangular de estado plano de tensão ou elemento de viga.

Avaliação da determinação por espectrometria UV-vis de íons Fe3+ extraídos utilizando um sistema bifásico contendo D2EHPA

Coordenador: Fernando Mota de Oliveira

A determinação de ferro é uma demanda da indústria farmacêutica, de alimentos, da indústria metalúrgica e de laboratórios que realizam estudos bioquímicos evolvendo esse micronutriente. Contudo, tal determinação pode envolver estrutura laboratorial de alto custo e metodologias complexas. Assim, o presente projeto visa a avaliação da determinação seletiva de cátions Fe3+ a partir de extração bifásica com D2EHPA e detecção por UV-vis, sendo mais simples e de menor custo quando comparada a métodos convencionais.

Da geração de um corretivo de solo a partir de rejeitos da mineração de calcário até sua aplicação na agricultura periurbana

Coordenador: Paulo Eduardo Alves Borges

A mineração faz parte do contexto socioeconômico e ambiental de Minas Gerais. Desde o período colonial, recursos foram explorados com o intuito de garantir o desenvolvimento de infraestruturas e expansão econômica. Contudo, foi apenas na segunda metade do século XX que diferentes atores da sociedade e o poder público problematizaram as decorrências e prejuízos desta atividade. Assim, houve mudanças na legislação e suas aplicações. Porém, frequentemente, o estado presencia desastres e crimes ambientais relacionados à mineração, além da percepção de baixo retorno positivo dos processos extrativos. Atualmente muito se discute sobre disposição, tratamento, transformação e reuso dos rejeitos da mineração, no entanto, notam-se poucas ações afirmativas de retorno direto à sociedade. A exploração de calcário, por exemplo, fornece produtos importantes para a construção civil, mas não apresenta soluções simplificadas para o uso de seu rejeito. A composição carbonática e de cálcio de seus resíduos, por exemplo, possui propriedades químicas que podem ser benéficas ao solo e desenvolvimento de plantas. Nesse sentido, esta proposta busca obter amostras de rejeito-calcário e a partir de processos simplificados de análise, obter uma metodologia corretiva de solos que seja de baixo custo e possa ser repassada em formato cartilha ou produto-fim a pequenos produtores que lidam com as dificuldades de solos tropicais (ácidos). A agricultura é uma realidade na RMBH e o desenvolvimento dessa atividade na trama periurbana mostra-se potencialmente transformador em termos econômicos e socioambientais. O método dessa proposta é interdisciplinar, envolvendo docentes da geografia e química, desde a sua concepção até os processos laboratoriais. Em sequência, o produto será distribuído para produtores de subsistência e/ou hortas comunitárias, identificados em Grupos de Estudos de Agricultura Urbana próximos ao centro de pesquisa. As ações serão realizadas nas dependências e capacidades Campus Betim e os resultados serão apresentados no encontro nacional Power4Girls, ação motivadora desta submissão.

Desenvolvimento de um kit experimental para investigação do efeito Hall em metais e semicondutores

Coordenador: Esdras Garcia Alves

Embora haja grande debate sobre como devem ser realizadas as atividades experimentais no ensino das ciências naturais, há certo consenso entre pesquisadores, professores e estudantes de que elas contribuem de forma positiva para a aprendizagem. Contudo, a realização de atividades experimentais nas escolas demanda equipamentos específicos que nem sempre estão presentes. Um dos motivos para essa ausência é o alto custo dos experimentos, principalmente quando relacionados a fenômenos que dizem respeito ao comportamento da matéria em nível atômico. Esse é o caso do efeito Hall, que pode permitir investigações acerca do tipo, quantidade e mobilidade de portadores de carga em um material sólido. O efeito Hall é um dos tópicos comumente estudados nos cursos de Eletromagnetismo do Ensino Superior, pois resulta da atuação da força magnética sobre os portadores de carga em um material que conduz uma corrente. Considerando, por um lado, a importância de oferecer aos estudantes a possibilidade de realizar uma atividade didática, experimental, que envolva a investigação do efeito Hall, e por outro, o alto custo desse tipo de experimento comercializado por empresas especializadas, propomos como objetivo deste projeto desenvolver de um kit experimental para investigações envolvendo o efeito Hall. O kit utilizará, em grande medida, materiais de fácil acesso e custo reduzido, de modo que seja acessível e possa ser reproduzido por outros professores em outras instituições de ensino.

Desenvolvimento de um Sistema Computacional para Análise Dinâmica de Estruturas de c asca submetidas a forças não conservativas

Coordenador: Helio Luiz Simonetti

O colapso da ponte de Tacoma Narrows, em 1940, representou um marco no desenvolvimento da dinâmica das estruturas.  As construções recentes de pontes suspensas com comprimentos de vão cada vez maiores sem o aumento proporcional da rigidez à torção e flexão, tornam-se suscetíveis à grandes deformações no meio do vão gerando instabilidade aeroelásticas e vibrações excessivas que podem causar falhas estruturais quando expostas a fortes ventos turbulentos. Este projeto, tem o intuito de contribuir para o projeto global de análise de instabilidade oscilatória de estruturas realizando o acoplamento entre modelos computacionais da mecânica das estruturas e da mecânica dos fluidos para análise do fenômeno do flutter que ocorre em tabuleiros de pontes, em aerofólios ou asas de avião. Para este fim, será empregando o MEF usando o elemento finito de casca fina e a formulação não-linear geométrica lagrangeana, mediante o uso de um software comercial a ser definido entre o Adina, Nastran e Ansys (versão estudante). A equação de movimento do problema é resolvida no domínio do tempo pelo método de integração direta usando o método de Newmark b. Devendo-se criar rotinas próprias para a geração automática do modelo geométrico dos modelos-teste de pontes de tabuleiro e de asas de avião.

Estudo de técnicas para melhoria de um modelo do sistema de arrefecimento aplicado na otimização do gerenciamento térmico de um veículo

Coordenador: Felipe Augusto Rocha da Silva

É cada vez mais comum a presença de novas tecnologias nos atuais projetos automotivos, sendo o aumento da eficiência energética do veículo um dos principais objetivos, e, consequentemente, a redução do consumo de combustível e gases poluentes. A maioria dessas tecnologias requer uma calibração específica para cada projeto a fim de aumentar a eficiência do componente enquanto mantém o desempenho em limites aceitáveis. No caso do sistema de arrefecimento do veículo, diversos componentes podem ser aplicados de maneira inteligente, a fim de se otimizar o gerenciamento térmico do mesmo, aumentando, portanto, a eficiência energética do veículo como um todo. Um dos problemas enfrentados, porém, durante o desenvolvimento dos veículos automotores, ocorre durante o processo de calibração desses componentes. Na maioria das vezes, ela ocorre de maneira empírica, de forma que muitos testes necessitam ser executados até que sejam encontrados valores satisfatórios para os parâmetros a serem calibrados, aumentando os custos e o tempo de desenvolvimento. Uma ferramenta capaz de auxiliar na redução de tempo e custo de desenvolvimento de um veículo é a simulação computacional. Esse recurso, cada vez mais aplicado, tem a capacidade de reproduzir vários cenários possíveis de funcionamento dos componentes do sistema, deixando sua calibração mais fácil de ser realizada. O presente projeto, portanto, tem o intuito de utilizar um modelo do sistema de arrefecimento, previamente desenvolvido, para estudar a aplicação de componentes ativados de maneira inteligente, e seu efeito na eficiência energética. Propõe-se a inclusão de novos componentes no sistema além do estudo da aplicação de diferentes estratégias de inteligência artificial com o objetivo de melhorar o modelo já existente além de melhorar o gerenciamento térmico do veículo modelado.

Modelagem de pequenos sinais para conversores seguidores de rede no contexto de microrredes de energia elétrica

Coordenador: Reginaldo Vagner Ferreira

Geração distribuída e microrredes têm sido assunto de interesse de muitos pesquisadores e empresas do setor de energia elétrica. No contexto de microrredes, o problema do paralelismo de conversores destaca-se pelos inúmeros desafios para garantir a estabilidade do sistema. Neste sentido, modelos matemáticos capazes de reproduzir o comportamento de conversores reais são úteis para permitir a análise de estabilidade da microrrede como um todo. Modelos de pequenos sinais para conversores emulando a máquina síncrona, tais como conversores baseados em droop e synchronverter, além de representações matemáticas de redes elétricas estão presentes na literatura recente, permitindo a análise do desempenho de microrredes constituídas desses elementos.  Os conversores seguidores de rede são vastamente utilizados na geração distribuída e em microrredes, porém, não são encontrados modelos de pequenos sinais que permitam sua inclusão em representações modulares de microrredes para efeito de análise de estabilidade. O presente projeto propõe a modelagem de conversores seguidores de rede para análise de estabilidade de microrredes constituídas de conversores de diversas tecnologias. Como resultado, espera-se que o modelo desenvolvido viabilize análises de sistemas mais completos e contribua, portanto, para o avanço da diversificação da matriz energética e da introdução de novas fontes renováveis no sistema elétrico de potência  

Morcegos (Mammalia: Chiroptera) do IFMG-Campus Betim: diversidade, educação ambiental e biomimética

Coordenador: Ligiane Martins Moras

Morcegos apresentam grande importância ecológica para manutenção e recuperação de áreas degradadas, controle da população de insetos, além de pequenos vertebrados. Além disso, recentemente, têm sido utilizados como modelos na área da biomimética para o desenvolvimento de produtos que busquem solucionar problemas humanos de forma sustentável. No entanto, são mistificados e muitas vezes mortos indiscriminadamente devido a falta de conhecimento da população. Conhecer a fauna de morcegos de uma região é importante não só para a compreensão da diversidade local, mas também para fornecer subsídios para intervenções em educação ambiental com intuito de colaborar com a conservação desses animais. Betim não apresenta um estudo sobre a sua fauna de morcegos, sendo os registros baseados em animais depositados em coleções zoológicas da UFMG e PUC Minas. Assim, os objetivos desse estudo incluem inventariar e fauna de morcegos do IFMG - campus Betim, realizar intervenções de educação ambiental no campus e na comunidade local, além do desenvolvimento de um produto utilizando os morcegos como modelo. Para isso, serão realizadas coletas quinzenais com o auxílio de redes de neblina para a captura dos animais. Os animais serão colocados em sacos de tecido individualizados, serão identificados conforme chaves de identificação, e terão suas medidas e peso auferidos, e sexo e idade determinados. Os animais serão fotografados e soltos no mesmo local de captura. Os animais que eventualmente forem coletados para montagem de uma coleção referência, serão mortos, fixados em formol 10% e conservados em álcool 70%, e depositados na Coleção de Mamíferos da Universidade Federal de Minas Gerais. Serão realizadas análise de frequência das espécies, além de estudo sobre a distribuição das guildas alimentares. Os dados serão utilizados para produção de resumos para eventos científicos, artigo, e produção de material para a extensão e divulgação científica.

O uso de Tecnologia Gráfica (NX) como ferramenta auxiliar na compreensão de desenho técnico para os alunos nos níveis de ensino Técnico e de Graduação assim como para cursos extensionistas

Coordenador: André Fonseca Félix

O projeto visa atender a duas demandas: a) ampliar o conhecimento científico de alunos do curso integrado, b) gerar um material que permita ser apoio para a participação destes alunos como tutores/responsáveis na condução de projetos extensionistas envolvendo a formação continuada de interessados da comunidade. Para atender às estas propostas será necessário produzir um material complementar de apoio que contenha preceitos técnicos de quatro áreas: 1) desenhos técnico; 2) processo de fabricação, 3) modelagem de estampos; 4) modelagem de moldes. O material poderá ser utilizado nos cursos técnicos em mecânica, de graduação na engenharia mecânica e em cursos extensionistas. Pretende-se divulgar o material à comunidade por meio de matéria jornalística nos meios de comunicação institucional.

Por uma educação antirracista: elaboração de atividades didáticas para o ensino de língua portuguesa

Coordenador: Manuella Felicissimo

Este projeto tem por objetivo a elaboração/proposição de atividades e/ou outros recursos didático-pedagógicos que favoreçam o processo de ensino-aprendizagem de língua portuguesa e, sobretudo, o fortalecimento da educação antirracista nas séries iniciais do ensino fundamental (1º e 2º anos). Nesse sentido, leva-se em conta a incontestável dimensão política e ideológica da língua/linguagem, o que aponta para a necessária revisão dos textos, temáticas, termos, figuras, imagens, enfim, dos diversos recursos semióticos por meio dos quais são propostas as estratégias de ensino de língua portuguesa. O objetivo principal é a criação de um banco de atividades voltadas para o ensino de língua portuguesa do fundamental, de modo que estes materiais privilegiem a diversidade racial, cultural e social do Brasil e, portanto, contribuam para a promoção de uma educação que se comprometa cotidianamente com o enfrentamento do racismo e com a valorização da diversidade étnico-racial.

Projeto experimental de uma bobina de Tesla de estado sólido duplamente ressonante para aplicação em laboratórios de ensino

Coordenador: Reginaldo Vagner Ferreira 

Recursos didáticos para ensino de física experimental, circuitos elétricos e eletrônica demandam uma significativa quantia de recursos financeiros e por muitas vezes não estão disponíveis nas escolas de ensino médio, técnico e superior. A bobina de Tesla, que é na verdade um transformador ressonante, representa um experimento comum às áreas de física e eletricidade, mas sua construção e manuseio requer alguns cuidados, principalmente pelo seu potencial de produzir tensões elevadas. O presente projeto propõe a construção de uma bobina de Tesla de estado sólido duplamente ressonante (DRSSTC) em que diversas partes do circuito tradicional são substituídas por circuitos eletrônicos, com aplicação para fins didáticos. A modernização do sistema idealizado por Nikola Tesla não é inédita, mas pensando em sua aplicação em laboratórios de ensino, confere segurança e flexibilidade para o uso didático. Ao final do projeto, além da construção da DRSSTC, pretende-se, portanto, incentivar o seu uso acadêmico como ferramenta de integração dos conhecimentos de física, eletricidade, eletrônica, dentre outras áreas.

Projeto, Construção e Análise de Osciladores Eletrônicos para Estudo de Dinâmica Não-linear, Caos, Sincronismo e Redes Complexas

Coordenadora: Leandro Freitas de Abreu

"As redes complexas permitem o estudo e compreensão de vários sistemas atuais, como a propagação de doenças, sistemas elétricos de potência, epidemias, sistemas multiagentes, entre outros. Contudo, redes complexas da vida real são difíceis de mensurar e manipular. Por outro lado, simulações numéricas nem sempre representam bem os desafios de um ambiente relevante, com presença de ruído, erros de modelagem, incertezas paramétricas, perturbações, entre outros.

Para obter um sistema complexo fácil de manipular e, ao mesmo tempo, capaz de representar as incertezas de uma aplicação real, osciladores eletrônicos não lineares se apresentam como uma opção poderosa, versátil e viável. Poderosa, por ser capaz de reproduzir diversos fenômenos observados em aplicações reais, como dinâmica caótica e sincronismo. Versátil, por possibilitar diferentes formas de acoplamentos com outros osciladores, usando circuitos relativamente simples. Viável, por ter baixo custo de produção, em comparação com outras redes complexas experimentais, como sistemas elétricos de potência, sistemas robóticos multiagentes, redes biológicas, entre outras possibilidades.

Este projeto propõe o projeto, construção e análise de circuitos eletrônicos que implementam osciladores com comportamento dinâmico não-linear, caótico, para estudo de sincronismo e rede complexas. Esta proposta se alinha com um projeto aprovado na Chamada Fapemig 01/2021 – Demanda Universal, processo APQ-00781-21 (http://www.fapemig.br/media/Resultado_Final_-_Demanda_Universal_2021.pdf), denominado “Desenvolvimento e Construção de uma Plataforma Experimental para Análise e Controle de Redes Dinâmicas”, com duração prevista de 24 meses, que foi aprovado com recurso financeiro para item de capital, mas sem recursos para bolsas de iniciação científica, que foram cortadas pela Fapemig."

PROPOSTAS DE PRÁTICAS DE ANÁLISES DE SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS EM ALIMENTOS PARA O ENSINO DE QUÍMICA QUANTITATIVA, ANÁLISE INSTRUMENTAL E MICROBIOLOGIA DO CURSO TÉCNICO DE QUÍMICA DO IFMG / BETIM

Coordenador: Walter Alves Durao Junior

O controle de qualidade de alimentos é indispensável para garantir segurança alimentar e confiança do consumidor. Os profissionais da educação devem associar, em suas aulas, temas relacionados à saúde humana e à qualidade de alimentos, com as tecnologias disponíveis no mercado para melhor qualidade de vida e adequada formação escolar. As propostas de práticas de análises de substâncias químicas em alimentos para o ensino de química quantitativa, análise instrumental e microbiologia do curso técnico de química do IFMG / BETIM trazem temáticas que favorecem o aprendizado dos conteúdos de ciências da natureza, relacionando ao cotidiano dos discentes aos conteúdos de análises químicas e microbiológicas. Pretende-se investigar, selecionar e construir novas práticas experimentais permitindo ao discente, relacionar as aulas práticas das disciplinas com a qualidade química e microbiológica de alimentos.

Reliability-based topology optimization: Applications in strut-and-tie models in 3D structures

Coordenador: Prof. Helio Luiz Simonetti

Este projeto visa o estudo de um acoplamento entre a confiabilidade estrutural baseada em otimização topológica, do inglês, Reliability-based topology optimization (RBTO) e uma geração automática de modelos de bielas e tirantes otimizados em estruturas de concreto armado usando o método Smoothing-ESO (SESO). Para este fim deverá ser desenvolvido três modelos numéricos: a) Modelo de Elementos Finitos para análise linear elástica tridimensional usando código em Matlab ou Python, b) Modelo de confiabilidade estrutural com abordagem Reliability Index Approach (RIA) usando o First-Order Reliability Method (FORM) e/ou First Order Second Moment (FOSM) para estimar o gradiente da probabilidade de falha e c) Modelo para automatizar a geração de bielas e tirantes. A abordagem proposta deve lidar com a geração de projetos semelhantes a treliças em um ambiente tridimensional, abordando o projeto de mísulas e articulações, bem como pilares de pontes e blocos de estacas. Diversas questões relacionadas ao uso da Otimização Topológica (OT) para modelagem de estruturas de concreto estrutural, tais como padrões de tabuleiro de damas, dependência de malha e casos de múltiplas cargas também serão estudados. O método SESO, baseia-se na retirada sistemática e gradativa dos elementos seguindo um conjunto de critérios de sensibilidades, neste projeto, o critério utilizado será a tensão de von Mises. Avaliações comparativas devem ser realizadas com base em casos clássicos da literatura para determinar a topologia ótima tridimensional.