Simulação e otimização do processo de cura do filamento enrolado

• Autor(a) principal: Moraes, Antonio de Oliveira Samel
• Data de Publicação: 2009
• Outros Autores: Santos Júnior, Alfredo Fernandes dos
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/18397
• topic: Enrolamento filamentar; Polímeros; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA

O processo de Enrolamento Filamentar é um método de produção de sólidos de revolução feitos de compósitos de matriz polimérica os quais são largamente utilizados em áreas industriais tais como, militares, químicas e petroquímicas e de materiais esportivos. Nesse processo, camadas de fibras passam através de um banho de resina e são continuamente enroladas sobre um suporte rotativo onde o sistema resina/fibra é transformado, através de uma reação química exotérmica, no material compósito. Neste trabalho são apresentadas a modelagem do processo de Enrolamento Filamentar e a sua resolução numérica, utilizando o método das linhas, para predição do comportamento térmico do compósito durante um ciclo de cura da resina, sendo os modelos matemáticos utilizados baseados nos balanços unidimensionais transientes de massa e de energia. Dois modelos resultam das duas formas diferentes utilizadas para calcular a taxa cinética de reação da resina. No primeiro, ela é calculada através de um modelo autocatalítico e no segundo, por uma rede neuronal. A equação do balanço de energia é discretizada na direção radial com o auxílio da técnica de diferenças finitas, resultando em um sistema de equações algébrico-diferenciais que são integradas utilizando-se a sub-rotina DASSL. A cinética autocatalítica é utilizada inicialmente para a validação do modelo, que é feita com dados experimentais da literatura e com dados obtidos em um experimento próprio de Enrolamento Filamentar. Segue-se a simulação do modelo híbrido, que é comparado ao anterior para mostrar a validade da nova abordagem proposta. Por fim, é feito a otimização do ciclo de cura através da minimização de uma função objetivo econômica, que é integrada ao sistema de equações do processo, utilizando o método de enxame de partículas (PSO).