Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

EMENTA

A disciplina ELEMENTOS FINITOS (FEELT39001) tem como objetivo o estudo teórico e prático do Método dos Elementos Finitos aplicados à Engenharia Elétrica, com o 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. Esta disciplina será ministrada de acordo as Normas Gerais da Graduação, aprovadas por meio da Resolução CONGRAD Nº 46/2022, de 28/03/2022 para as Atividades Acadêmicas Presenciais.

JUSTIFICATIVA

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 compreender em detalhes o desempenho dos mesmos se não forem operados de forma adequada e dentro dos limites de sua capacidade. É nesta disciplina que os alunos adquirirão conhecimento básico das técnicas de visualização de desempenho e de obtenção de parâmetros dos dispositivos a determinar as suas condições de operação, e seus correspondentes ajustes, adequados a cada condição de funcionamento dos mesmos.

OBJETIVO

PROGRAMA

1 - 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.

2 - 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?

3 - 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.

4 - 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 materiais  utilizados na solução dos problemas de elementos finitos. Exemplo.

5 - 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.

6- FEMM - Pós-Processamento

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

7 - 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

8 - 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

Técnicas de ensino que serão utilizadas:

Técnicas de ensino presenciais com quadro negro, computador e projetor.

Todo o material didático disponível aos estudantes estará disponibilizado no link público do professor: https://tinyurl.com/2fa2ypz8.

Conforme estabelecido no Art. 1 da Resolução CONGRAD Nº 38/2022, o cronograma apresentado a seguir especifica a carga horária de atividades, datas e horários das atividades do curso. Este se encontra subdividido em módulos de modo a facilitar o acompanhamento e a verificação da aprendizagem do discente. Ao todo serão no mínimo 36 horas teóricas e 36 horas para realização dos quatro trabalhos práticos utilizando o software FEMM e o LUA Edit.

O corrente semestre terá 17 semanas de aula (17x4h/a = 68 h/a = (68 x 50)/60 = 56,67 horas ) para complementar as 60 horas de aula será prescrita aos estudantes a complementação das 3,33 horas com os tarabalhos e atividades assíncronas para aferir o rendimento dos estudantes. Conforme estabelecido pela Resolução CONGRAD No 46/2022 de 28/03/2022 o professor deverá disponibilizar no calendário, ao membro do corpo discente que tiver no mínimo 75% de presença e desempenho menor que 60 pontos, a partir do semestre 2021/2, a avaliação de recuperação dentro do período letivo.

Cronograma de desenvolvimento do conteúdo proposto:

Ano de 2022:

1)        27/09 e 29/09 - O método dos elementos finitos e seus programas (4 aulas)

2)        04/10 e 06/10 - O programa FEMM (4 aulas)

3)        11/10 e 13/10  - O programa FEMM - Trabalho 1. (4 aulas)

4)       18/10 e 20/10 - Análise eletromagnética utilizando o FEMM. (4 aulas)

5)       25/10 e 27/10 - Análise eletrostática utilizando o FEMM (4 aulas)

6)        01/11 e 03/11 - O Pré-processamento (4 aulas)

7)       08/11 e 10/11 - O processamento - Trabalho 2 (4 aulas)

8)       17/11 - O pós-processamento (2 aulas)

9)       22/11 e 24/11 - O LUA Script (4 aulas)

10)     29/11 e 01/12 -  O LUA Script (4 aulas)

11)      06/12 e 08/12 - O pré-processamento com o LUA Script -Trabalho 3 (4 aulas)

12)      13/12 e 15/12 - O processamento com o LUA Script - (4 aulas)

13)      20/12 e 22/12 - O pós-processamento com o LUA Script (4 aulas)

Ano de 2023:

14)      05/01 - Rotação e translação com o LUA Script (2 aulas)

15)     10/01 e 12/01 -  Rotação e translação com o LUA Script - Trabalho 4 (4 aulas)

16).....17/01 e 19/01 - Fenômenos quase estáticos com o LUA Script (4 aulas)

17).....24/01 e 26/01 - Fenômenos quase estáticos om o LUA Script (4 aulas)

18).....31/01 e 02/02 - O Trabalho de Recuperação com o LUA Script (4 aulas)

AVALIAÇÃO

As avaliações serão feitas através de trabalhos individuais (com consulta), ao longo do semestre em número aproximado de 4 (um a cada quatro semanas de aula versando sobre o conteúdo anteriormente abordado na disciplina). O resultado final será obtido pela soma de todos os eventos que estão designados na tabela abaixo. A avaliação terá então a seguinte programação:

Primeiro trabalho:  13/10/2022 - Valor: 20 pontos.

Segundo trabalho: 10/11/2022 - Valor: 25 pontos.

Terceiro trabalho:  08/12/2022 - Valor: 25 pontos

Quarto trabalho:    12/01/2023 - Valor : 30 pontos.

 Total: 100 pontos

Trabalho de recuperação: Valor 100 pontos

BIBLIOGRAFIA

Básica

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

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

- Electromagnetic Modeling by Finite Element Methods,  João Pedro A. Bastos e Nelson Sadowski, Marcel Dekker Inc., 2003

Complementar

- Anotações feitas em sala de aula.

- The Finite Element Method in Electromagnetics, Jianming Jin, John Wiley, 3a Edição, 2014.

- Finite Element Analysis of Electrical Machines, S. J. Salon, Kluwer academic Publishers, 1a Edição, 1995

- The Finite Element Method on Magnetics - Kuczman, M e Ivanyi, A, Akademiai Kyadó, Budapeste.

- Elementos de Eletromagnetismo - M.N.O. Sadiku - 5ª Edição, 2012, Bookman.

APROVAÇÃO

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

Coordenação do Curso de Graduação: _________________________

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Documento assinado eletronicamente por José Roberto Camacho, Professor(a) do Magistério Superior, em 13/09/2022, às 10:01, 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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A autenticidade deste documento pode ser conferida no site https://www.sei.ufu.br/sei/controlador_externo.php?acao=documento_conferir&id_orgao_acesso_externo=0, informando o código verificador 3913555 e o código CRC 6C9C4A25.

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