Hydraulic and Electrical Systems in the Mobility Engineering · 2016-04-05 · - Principais causas da ruptura no varejo brasileiro. - O impacto do Planejamento de Vendas e Operações

Hydraulic and Electrical Systems in the Mobility Engineering

Agenor de Toledo Fleury

Álvaro Camargo Prado

Roberto Bortolussi

CENTRO UNIVERSITÁRIO DA FEI

UNDERGRADUATE COURSES

8.000 students

Engineering Courses (day) 2.676 students

Engineering Courses (night) 3.489 students

Computer Science 386 students

Business Course at São Bernardo 755 students

Business Course at campus Liberdade 535 students

Total 7.841 students

Total 350 Lecturers

Some recent facts in Brazil: ABC area as a global development center for

automotive design (R$ 50 bi investiments); Embraer as the 3rd world largest commercial

aircraft manufacturer ; Petrobrás, the pre-salt e a external independency in

oil and gas (212 thousand new job openings in 3 years);

Brazil-China Earth Observation satellites and the exportation of space images;

100 thousand scholarships in the Science without Borders Program .

◙ Who would dare to imagine this scenario in the 60’s or 70’s? For real, 50 is the age of the oldest Graduate Program in

Engineering (ITA, 61; COPPE, UFRJ, 63).

◙ In the other side: -To reach at least part of the goals listed, one has to invest in

PEOPLE; -If one wants to make a technological city it is mandatory to

install very good schools in the region (Campinas, S. Carlos, S. José dos Campos, S. Paulo, etc).

-Technological transfer to the Brazilian based industries should be largely improved.

Researchers in the Brazilian industries is a bad number! (Revista da SBC, 2010)

Fonte: Plano Nacional de Pós-Graduação (CAPES, 2011-2020)

The New Knowledge Society: Knowledge Economy Growth: melhores empresas do

mundo destinam 1/3 dos investimentos a fatores intangíveis de conhecimento intensivo como P&D, licenciamento de tecnologias e marketing;

Opening of Access to Higher Education: CE passou de 22 para 41% de graduados entre 1975 e 2000;

Knowledge Globalization: nº de estrangeiros atuando em outros países (mais de 50% dos professores nos EUA);

Competition: centros de P&D brigam pelos melhores estudantes e recursos de projeto.

Fonte: The Brains Business, The Economist, Sept 10, 2005

Centro Universitário da FEI has started, in 1998, the first steps towards the New Knowledge Society:

MSc in Electrical Engineering, since 2005;

MSc in Mechanical Engineering, since 2007;

MSc in Business Administration (SP), since 2007;

PhD in Business Administration, since 2011;

PhD in Electrical Engineering, starting 2012;

PhD in Mechanical Eng; MSc in Chemical Eng for 2013.

Pe. Saboia: 1905 – 1955

Prof. Dr. Marcio Rillo: 1954 – 2010

HYBRID VEHICLES

X-20

X-19

FÓRMULA SAE ELETRICO

STUDENT’S COMPETION

BAJA SAE

FORMULA SAE

1 – Frequency Converter

2 – Batteries (12 V Pb - acid)

3 – Security Circuit

4 – Electric Motor ( 30 CV - AC 300 V)

5 – Gear Box

6 – Generator Engine

7 – Extra Battery

Mechanical Engineering Department

Engine – 350 cm3 with 10 HP

Transmisson – CVT

Weight – 150 kg

Brakes – 4 discs with hydraulic assistance

7 times Brazilian Champion (2001, 2002, 2003, 2007, 2009,

2010,2011)

3 times USA Midwest Champion (2004, 2007,2008)

2 times USA Midwest 2nd place (2010,2011)

Engine – 450 cm3 with 61 HP

Transmisson – Gearbox with 6 gears

Weight – 170 kg


5 times Brazilian Champion (2006, 2008, 2009, 2010,2011)

Electric Motor – 30 HP

Transmisson – Direct

Weight – 320 kg


Batteries – Cel phone batteries

Estimate Autonomy – 30 min.

• AUSJAL – International Cooperation

• Conservatoire National des Arts e Métiers

• Imperial College London

• Universidade Católica de Louvain

• Universidade Católica do Uruguai “Dámaso Antonio Larrañaga”

• Universidade de Leeds

• Université de Pau et des Pays de l'Adour

• Universidade Autônoma de Barcelona

• Universidade de Karlsruhe

Texas A&M University

Universidade de Ulm

Formas de Pós-Graduação:

- Especialização (lato sensu), IECAT;

- Mestrado Acadêmico;

- Mestrado Profissionalizante (IPT, p.ex.);

- Doutorado (Sanduiche);

- Pós- Doutorado.

Lato-sensu (especialização)

- Eventual

- Certificado

- Prático-profissional

- Exercício de uma profissão

Stricto-sensu (pesquisa)

- Parte integrante da IES

- Grau acadêmico

- Científico

- Aprofunda conhecimento

- Vínculo: Ensino e Pesquisa

“A pesquisa é forte geradora de idéias novas e difere a

universidade das demais instituições, tendo compromisso com

a verdade sem preocupação com o imediatismo.”

(I. N. Moraes e A. C. M. Amato, Metodologia de Pesquisa Científica, Ed. Roca)

Mestrados em Engenharia Mecânica/Elétrica da FEI

Objetivos

Constituir grupos de P&D capazes de conceber, projetar, construir e garantir suporte aos produtos e sistemas que deverão servir à sociedade hoje e no futuro;

Formar profissionais capazes de participar e interagir com os processos de inovação tecnológica (fronteira do conhecimento).

Características Concebido para atender os profissionais da

industria: - projetos de interesse das industrias são bem-

vindos; - período noturno (preferencialmente). Os programas são e serão “pequenos”: 30

vagas/ano nas 3 áreas de concentração (Mecânica); 20 vagas/ano nas 2 áreas (Elétrica) .

“Porquê só agora?”: queremos ser diferentes e melhores.

3 ÁREAS DE CONCENTRAÇÃO:

- Materiais e Processos

- Produção

- Sistemas da Mobilidade

- 58 Mestres formados desde março de 2009;

- Cerca de 75% desses alunos são das industrias.

Materiais e Processos

- Novos Processos de Manufatura para a Industria Aeronáutica (peen forming, por exemplo)

- Usinagem de Aços Duros

- Materiais com Memória de Forma

- Aços Inox Dual Phase e Duplex

- Medidas de Tensões Residuais

- Structural Health Monitoring (SHM)

- Materiais Compósitos e Nanotecnologias

- Materiais Poliméricos; fabricação e caracterização

Fracture Mechanics, Fatigue and Structural Integrity.

Main goal: development of new methodologies for fatigue and fracture assessment!

Coupling: Computational Solid Mechanics

Materials Testing+ = Safe

Applications

C(T) (ASTM E1820)

SE(B) (ASTM E1820)

von Misesstresses.

Head Researcher: Prof. Gustavo H. B. Donato

Cu-Zn-Al alloys with shape memory

effect

Experimental Steel Processing,etc

Ceremony

celebrating the

agreement with

Mangels

◙ Engenharia de Produção

Algumas dissertações em Logística e Supply Chain Management

- Fatores que afetam a lealdade entre fornecedores e clientes no ambiente B2B

- Principais causas da ruptura no varejo brasileiro.

- O impacto do Planejamento de Vendas e Operações (S&OP) nos resultados da organização

- Inteligência competitiva em compras

- O impacto do estoque de segurança no Projeto de Rede de Suprimentos

- Fatores facilitadores e obstáculos na implementação de processos de Supply Chain Management

- Método Hibrido kanban/Conwip.

- Fundamentos teóricos da literatura de Supply Chain management

- Negociação em compras

- Processo de desenvolvimento de produtos

◙ Engenharia de Produção

Algumas dissertações em Simulação e Otimização de Processos

- Aplicações de Algoritmo Genético no Sistema de Agendamentos de Cirurgias;

- Aplicações de Algoritmo Genético no Planejamento da Polícia Militar do Estado de São Paulo

- O Desafio da Profissionalização na Gestão de Projetos para a Implantação da Estratégia em Instituições Financeiras;

- Desenvolvimento de Metodologia para Previsão de Ocupação Hospitalar a Partir de Séries Históricas;

- Modelagem de um Novo Sistema de Agendamento de Cirurgias em um Hospital: um estudo de caso no Hospital São Paulo – UNIFESP.

◙ Sistemas da Mobilidade - Dinâmica do Trem de Potência (Power Train): Embreagens

- Dinâmica Veicular (Vertical, Longitudinal e Lateral)

- Biomecânica da Marcha Humana

- Biomecânica Aplicada à Segurança Veicular (Modelos de Pilotos, Vibração de Corpo Inteiro – Espelhos)

- Modelagem Biomecânica do Sistema Termo-Respiratório

- Computational Fluid Dynamics (Arrefecimento, Tanques de mistura,etc.)

- Controle Ótimo de Sistemas Articulados

- Dinâmica e Controle de Estruturas Flexíveis

◙ Sistemas da Mobilidade

.

Modelagem Biomecânica do Sistema Termo-Respiratório

Movimento de Carga Suspensa em Guindaste – Sem Controle

Movimento de Carga Suspensa em Guindaste – Controle Ótimo

(a) (b)

-360 -315 -270 -225 -180 -135 -90 -45 0-40

-20

0

20

40

60

80

Open-Loop Phase (deg)

Open-L

oop G

ain

(dB

)

1

10

30

100

2x Gain

1

10

30

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12Closed Loop Response

rad

Time (sec)

Controle Robusto de uma Antena de Radar Meteorológico

3 on-going MSc Programs

3 new PhD Programs submitted to the Brazilian Agencies in July 2010

In Brazil, a Graduate Program has to get the approval of the Ministry of Education before starting

MSc Degree (Stricto Sensu) 170 students

•Electrical Engineering (2005)

•Mechanical Engineering (2007)

•Business Administration (2007)

Started in 2005 with 2 Research Areas:

Integrated Electronic Devices;

Artificial Intelligence Applied to Automation

Both are considered strategic for investments by Brazilian authorities;

More than 40 MSc students already graduated

Started in 2007 with 3 Research Areas:

- Materials and Processes

- Production Engineering (Industrial)

- Mobility Systems

All these areas are also considered strategic for investments by the Brazilian government

60 students accomplished their MSc degrees (2009-2011)

Manufacturing Processes and Materials

New Manufacturing Processes for the Aeronautical Industry (peen forming, for example)

Hard Steel Machining

Shape Memory Alloys

Dual Phase and Duplex Inox Steels

Residual Stress Measurement

Structure Health Monitoring

Composite materials, Nanotechnologies

Pesquisa em

Engenharia Elétrica

Áreas

Departamento de Engenharia Elétrica

Inteligência Artificial Aplicada a Automação

- Planejamento e Aprendizado de Máquina

- Visão Computacional e Processamento de Imagens (Sinais)

- Navegação de Robôs Móveis

Dispositivos Eletrônicos Integrados

- Caracterização Elétrica de Dispositivos MOS

- Simulação e Modelagem de Dispositivos MOS

- Projeto de Circuitos Integrados Dedicados

Corpo Docente: 15 professores (tempo integral)

Infraestrutura e Fomento

- Laboratórios de Robótica e Inteligência Artificial

- Laboratório de Processamento de Imagens

- Laboratórios de Microeletrônica e Simulação

- Bolsas institucionais de isenção (40h semanais)

- Bolsas de agências de fomento:


Labs. de Robótica e Inteligência Artificial


Lab. de Processamento de Imagens


Labs. de Microeletrônica e Simulação


Projetos de Pesquisa

Inteligência Artificial

Aplicada a Automação



Futebol inteligente de robôs



Planejamento e Automação

Residencial Inteligentes



Doenças psiquiátricas

e reconstrução de

padrões



Processamento Digital de Sinal (voz)

Reconhecimento Automático de Fala



Conhecimento espacial

e cirurgias robóticas



Before Surgery After Surgery

Modelagem craniofacial

e sistemas CAD


Projetos de Pesquisa

Dispositivos

Eletrônicos Integrados



Transistor SOI de Canal gradual: modelagem

analítica e aplicações em circuitos analógicos

Source

Substrate

Buried Oxide

N+ N+ P+

L LD

Poly

Gate

Drain

L

P -


0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.50

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.50

10

20

30

40

50

60

70

VGF

[V]I D

S [A

]

10-20

10-18

10-16

10-14

10-12

10-10

10-8

10-6

10-4

IDS [A

]

gm [S

]

VGF

[V]

, 100K

, 150K

, 200K

, 250K

, 300K

VDS

=0.1V


Nanotransistores de múltiplas portas: FinFET

e Gate-All-Around



Novos layouts de transistores: nMOSFET

diamante (modelagem e fabricação)



Utilização de diodos PIN SOI como sensores

de temperatura e luz


0 50 100 150 200 250 300 350 400 4500.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

2 nA/m

5 nA/m

20 nA/m

50 nA/m

200 nA/m

500 nA/m

2 A/m

20 A/m

VD (

V)

T (K)

Li=0.8m

100 150 200 250 300 350 4005

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

|ID/W

| [p

A/m

]

T [K ]

VD

=-0.50V

VD

=-0.75V

VD

=-1.00V

VD

=-1.25V

VD

=-1.50V= 397 nm

Closed sym bols: Li=8m

O pen sym bols: Li=9m


Operação de Transistores

em Temperaturas

Extremas

150 200 250 300 350 40020

30

40

50

60

70

80

90

100

110

)10ln(q

kT

L=150 nm

L=60 nm

Temperature [K]

Subth

reshold

Slo

pe [m

V/d

ec.]

VDS

=50 mV 0.24

0.26

0.28

0.30

0.32

0.34

0.36

0.38

0.40

Thre

shold

Volta

ge [V

]



Eletrônica Evolucionária


Agradecimentos

As industrias, hoje, entendem que não há como manter competitividade sem forte interação com a academia:

- estabelecendo políticas e prêmios de P&D;

- incentivando pós-graduação de seus funcionários;

- trazendo parte de seus projetos de P&D (longo prazo) para dentro das universidades;

- desenvolvendo projetos conjuntos.

Esse é um fenômeno mundial.

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA DA FEI

TRATOR AGRÍCOLA PARA PEQUENAS PROPRIEDADES

- Acionamento hidrostático nas rodas traseiras.

- Transmissão hidrostática de acionamento mecânico por alavanca.

- Iniciação Científica: modificado para esteira.

- Atual: Estudo de tração com variação de carregamento (60%D para 50%).

TRATOR AGRÍCOLA COM 3 IMPLEMENTOS SIMULTÂNEOS

- Tração hidrostática dianteira e direção traseira.

- Transmissão hidrostática com acionamento mecânico por alavanca.

- Atual: 4WS/4WD – tração e direção nas 4 rodas.

- Trabalho: uma roda dinanométrica para medir esforços laterais desenvolvidos no pneu em solo macio. (Doutorado).

VEÍCULO PARA PULVERIZAÇÃO E TRANSPORTE DE BANANAS

- Veículo com tração hidrostática traseira.

- Transmissão hidrostática de acionamento mecânico por alavanca.

- Atual: Freio dinamométrico hidrostático para verificar variação de força de tração em veículo de carga (MBB 715), com variação de composição de biodiesel.

MINIESCAVADEIRA NÃO TRIPULADA

MINIESCAVADEIRA NÃO TRIPULADA COM MOTOR À COMBUSTÃO

MEDIÇÃO DE ÁREA DE CONTATO DE PNEU COM O SOLO

- Sistema Pneumático.

- Atual: Iniciação Científica – medida de capacidade do pneu em realizar esforço horizontal (atrito em piso macio), variando tipo de pneu e a pressão.

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