UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
Faculdade de Engenharia Elétrica

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Timbre

Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

Componente Curricular:

Elementos Finitos

Unidade Ofertante:

Faculdade de Engenharia Elétrica

Código:

FEELT39001

Período/Série:

9o

Turma:

U, A

Carga Horária:

Natureza:

Teórica:

30

Prática:

30

Total:

60

Obrigatória:

( )

Optativa:

( X)

Professor(A):

José Roberto Camacho

Ano/Semestre:

AARE – Etapa 1 (2020/3)

Observações:

Conforme estabelecido no Art. 6 da Resolução Nº 07/2020, para esta disciplina, serão ofertadas no máximo 20 vagas em função do número médio de matriculas nos semestres anteriores e da necessidade de acompanhamento do corpo discente necessário para realização das Atividades Acadêmicas Remotas Emergenciais.

 

EMENTA

Estudo de dispositivos eletrostáticos e eletromagnéticos, com aplicações em conversão de energia. Estudos de dispositivos eletrostáticos e eletromagnéticos em CA e em CC. Aplicações de Elementos Finitos em dispositivos de conversão de energia, em máquinas elétricas, linhas de transmissão e proteção eletrostática contra descargas atmosféricas, entre outras.

JUSTIFICATIVA

Esta disciplina tem o suporte de dois itens da profissão de Engenheiro Eletricista determinados pelo (CNE/CES) Conselho Nacional de Educação através da Câmara de Ensino Superior: Identificar, formular e resolver problemas de engenharia e/ou utilizar novas ferramentas e técnicas.

A visualização do comportamento de dispositivos eletrostáticos e eletromagnéticos é parte importante dos sistemas elétricos de potência e em outras áreas da Engenharia Elétrica, seu conhecimento permite estudar em detalhes o desempenho dos mesmos para operação adequada e dentro dos limites de suas capacidades. É nesta disciplina que os alunos adquirirão conhecimento básico das técnicas de visualização de desempenho e de obtenção de parâmetros dos dispositivos, determinando suas condições de operação, e seus correspondentes ajustes, adequados a cada condição de funcionamento dos mesmos.

OBJETIVO

Objetivo Geral:

Ao final do curso o aluno deverá estar apto a:

a) Trabalhar com a técnica tanto em forma de modelo teórico quanto na prática.

b) Ter conhecimento para montar as imagens do equipamento, obter resultados e fornecer diagnóstico sobre as suas condições de funcionamento e operação.

Objetivos Específicos:

  1. Os Elementos Finitos em Engenharia Elétrica.

Após o desenvolvimento deste tópico o estudante deverá demonstrar competências e habilidades para:

- Reconhecer a importância dos elementos finitos para os sistemas elétricos.

- Reconhecer os aspectos eletrostáticos e eletromagnéticos de equipamentos elétricos.

- Reconhecer as características funcionais dos modelos teórico e prático.

2)       A etapa de pré-processamento

Nesta etapa o estudante deverá demonstrar competências e habilidades para:

- Fazer os desenhos e designação de materias do dispositivo estudado

- Conhecer os fenômenos do eletromagnetismo e eletrostática para execução de desenhos dos dispositivos  e designação de materias a serem estudados.

3)       O pré-processamento.

Após o desenvolvimento deste tópico o estudante deverá demonstrar competências e habilidades para:

- Reconhecer as etapas de geração de malhas e preparação para o cálculo.

- Gerar malhas de forma automática ou manual.

- Entender o processo de geração de malhas.

4)       O processamento.

Nesta etapa o estudante deverá demonstrar competências e habilidades para:

- Reconhecer as estapas de processamento e métodos numéricos utilizados.

- Entender a transformação de resultados em elementos de circuito magnético e eletrostático.

- Selecionar os resultados a serem analisados na etapa de pós-processamento.

5)       O pós-processamento

Após o desenvolvimento deste tópico o estudante deverá demonstrar competências e habilidades para:

- Reconhecer o processo de funcionamento do programa e visualizar os resultados obtidos.

- Distinguir as várias formas de cálculo e de obtenção de parâmetros dos dispositivos estudados.

6)       Funcionamento dos scripts de programação – O LUA Script

Nesta etapa o estudante deverá demonstrar competências e habilidades para:

- Executar todas as tarefas anteriores utilizando o Script

- Obter resultados desejados automaticamente utilizando o LUA Script.

PROGRAMA

a)- O método dos Elementos Finitos aplicado á Engenharia Elétrica

Definição. A importância dos elementos finitos. Dispositivos de cálculo computacional - uma visão aproximada.

Etapas de Avaliação - Pré-Processamento, Processamento e Pós-Processamento.

b)- Programas utilizados em Elementos Finitos

Programas de domínio público - Programas comerciais - Vantagens e desvantagens dos diferentes programas existentes. Em que consiste o Pré-Processamento, o Processamento e o Pós-Processamento nos programas de Elementos Finitos?

c)- FEMM um programa de domínio público para Elementos Finitos em 2D

Definição do Problema: - Eletrostático - Eletromagnético - Corrente Elétrica - Temperatura. Fase de Pré-Processamento: desenho detalhado do problema em duas dimensões, definição das dimensões e materiais. Definição da malha em cada um dos materiais componentes.Características dos diferentes tipos de ajustes de malha.

d)- FEMM - Pré-Processamento

A etapa de processamento é aquela que utiliza o software matemático tipo CAD para a definição de dimensões e materiais utilizados na solução do problema. Programa tipo CAD para definição da geometria e materiaisutilizados na solução dos problemas de elementos finitos. Exemplo.

e)-FEMM – Processamento

A etapa de processamento é aquela que utiliza softwares matemáticos para a solução do problema. Métodos Iterativos e Preditores-Corretores na solução dos problemas de elementos finitos. Exemplo.

f)-FEMM - Pós-Processamento

Utilização de softwares para visualização da massa de resultados obtidas durante o processamento. Solução de problemas de eletrostática e eletromagnetismo. Exemplos.

g)- O programa LUA

O LUA como script do FEMM. Execução de trabalhos utilizando linhas de código do programa LUA. O LUA-Edit - um programa para editar linhas de código no FEMM. Exemplos

h)- Interface do FEMM com o Octave

Utilização da interface do FEMM com o Octave para facilitar a execução de projetos de Eletromagnetismo, Eletrostática, Fenômenos de Corrente e Transmissão de Calor. Exemplos.

METODOLOGIA

Para a presente componente curricular, proposta especificamente durante o período de Atividades Acadêmicas Remotas Emergenciais, serão adotadas aulas em duas modalidades distintas de comunicação: síncrona (todos os alunos simultaneamente conectados à internet sob a regência do professor) e assíncrona (contemplando atividades remotas off-line). Para tanto, serão consideradas as seguintes mídias:

- Modalidade síncrona (on-line): Aulas expositivas através das plataformas Google Meet, Mconf/RNP ou Microsoft Teams.

- Modalidade assíncrona (off-line): Resolução de listas de exercícios, realização de simulações computacionais utilizando o software FEMM e LUA Edit, e elaboração de relatórios técnicos elaborados de acordo com orientação do professor. Os alunos terão à sua disposição no Dropbox um link público, através do qual terão acesso às notas de aula, material de apoio, roteiros de laboratório e link para os softwares FEMM e LUA Edit de domínio público para instalação. Através de plataformas de livre acesso se dará toda a comunicação com os discentes matriculados e envio dos documentos necessários para verificação da aprendizagem.

O atendimento ao discente será realizado de forma remota, seja durante as aulas na modalidade síncrona, ou através de e-mails, ou reuniões individuais através das plataformas Google Meet, Mconf/RNP ou Microsoft Teams, em horários específicos a serem definidos pelo professor.

Todas as notas de aula e material didático utilizado tanto na modalidade síncrona, quanto na modalidade assíncrona, estarão disponibilizadas no link no Dropbox público do professor: https://tinyurl.com/hl7d5hv.

Conforme estabelecido no Art. 7 da Resolução Nº 07/2020, o cronograma apresentado a seguir especifica a carga horária de atividades, datas, horários, plataformas e softwares a serem utilizados no curso. Este se encontra subdividido em nove módulos de modo a facilitar o acompanhamento e a verificação da aprendizagem do discente. Ao todo serão 32 horas/aula na modalidade síncrona via Plataforma Web Microsoft Teams e 28 horas/aula na forma de estudo orientado para realização dos relatórios práticos utilizando o software FEMM e o LUA Edit e o OBS Studio.

Cronograma

Cronograma de desenvolvimento do conteúdo proposto:

Datas

Conteúdo

Aulas

Síncronas

Aulas

Assíncronas

12/08 e 13/08

O método dos elementos finitos e seus programas

4

-

19/08 e 20/08

O programa FEMM

4

4

26/08 e 27/08

Análise eletromagnética utilizando o FEMM

4

-

02/09 e 03/09

O pré-processamento, o processamento, e o pós-processamento.

4

8

09/09 e 10/09

O LUA Script

4

4

16/09 e 17/09

O pré-processamento com o LUA Script

4

4

23/09 e 24/09

O processamento com o LUA Script

4

4

30/09 e 01/10

O pós-processamento com o LUA Script

2

2

07/10 e 08/10

O trabalho final com o LUA Script

2

2

Total

-----

32

28

Detalhamento de recursos didáticos:

Para o pleno acompanhamento das atividades a serem desenvolvidas, o discente necessitará:

- Acesso à internet (conforme Art. 14 da Resolução no 6/2020 do CONPEP), a UFU instituiu o Auxílio de Inclusão Digital aos discentes em situação de vulnerabilidade econômica);

- Computador, tablet ou celular;

Para a realização das atividades previstas nesta componente curricular, poderão ser utilizados os seguintes recursos:

Plataformas de comunicação on-line Google Meet, Mconf/RNP e/ou Microsoft Teams;

Plataforma Google Classroom;

E-mails;

Aplicativos de mensagens.

AVALIAÇÃO

O acompanhamento e a verificação da aprendizagem dos estudantes serão realizados através da avaliação de relatórios técnicos que deverão ser entregues ao professor conforme apresentado no cronograma proposto.

Para tanto, serão elaborados quatro (04) trabalhos com consulta, os quais serão avaliados em porcentagem do total de pontos distribuídos da seguinte forma: 20% para o primeiro, 25% para o segundo, 25% para o terceiro e 30% para o quarto trabalho. A serem resolvidos e produzidos em forma de relatório em arquivo digitalizado e entregues pelo corpo discente via e-mail do professor.

O resultado final será obtido pela soma de todos os eventos designados na tabela abaixo. A avaliação terá então as datas de entrega em formato digital por e-mail segundo a seguinte programação:

Trabalho

Prazo de entrega

Valor

1o

3a Semana

20 pontos

2o

5a Semana

25 pontos

3o

7a Semana

25 pontos

4o

9a Semana

30 pontos

Total

-

100 pontos

A assiduidade discente (75%) será verificada via planilhas de presença tanto nas modalidades síncronas como assíncronas.

BIBLIOGRAFIA

Básica

1- Manual “Finite Element Methods on Magnetics - Version 4.2 - User's Manual" D. Meeker – 2009

2- Finite Elements for Electrical Engineers - Peter P. Silvester; Ronald L. Ferrari, Cambridge University Press, 3a Edição, 1996.

3- Finite Element Analysis of Electrical Machines – S. J. Salon, Kluver Academic Publishers, 1a Edição, 1995.

Complementar

  1. Anotações feitas em sala de aula.
  2. Electromagnetic Modeling by Finite Element Methods; João Pedro A. Bastos e Nelson Sadowski, Marcel Dekker Inc., 2003.
  3. The Finite Element Method in Electromagnetics; Jianming Jin, John Wiley, 3a Edição, 2014.
  4. The Finite Element Method on Magnetics; Kuczman, M & Ivanyi, A, Akademiai Kyadó, Budapeste.
  5. Electromagetics and Calculation of Fields; N. Ida & J.P.A. Bastos, Springer, 1997.
  6. Magnetism and Magnetic Materials; J.M.D. Coey, Cambridge University Press.
  7. Electromagnetics for Electrical Machines; S.K. Mukerji, A.S. Khan, Y.P. Singh, Taylor & Francis, 2015.
  8. Computer Aided Design of Electrical Machines; K.M. Vishnu Murthy, B. S. Publications, 2008.

APROVAÇÃO

Aprovado em reunião do Colegiado realizada em: ____/____/______

Coordenação do Curso de Graduação: _________________________

 


logotipo

Documento assinado eletronicamente por José Roberto Camacho, Professor(a) do Magistério Superior, em 21/07/2020, às 22:09, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.


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Referência: Processo nº 23117.039929/2020-79 SEI nº 2150473