Campus Jequié Trabalhos de Conclusão de Cursos (TCCs) - Jequié
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dc.creatorLima e Silva, Marcos Vinicius de-
dc.date.accessioned2025-02-20T13:19:10Z-
dc.date.available2025-03-10-
dc.date.available2025-02-20T13:19:10Z-
dc.date.issued2025-01-22-
dc.identifier.citationLima e Silva, Marcos Vinicius de. Prototipagem virtual de uma bateria gravitacional: desenvolvimento e validação de uma prova de conceito. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia, Jequié, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ifba.edu.br/jspui/handle/123456789/746-
dc.description.abstractThe virtual prototyping of mechanical systems, such as a gravitational battery, emer ges as a promising approach for the development and optimization of energy storage mechanisms. This study focused on developing a virtual prototype of a battery, targe ting specific and limited applications compared to larger-scale, industrially-produced versions. The main objective was to adapt existing theory to create a prototype capa ble of storing approximately 10 kWh, for use in autonomous systems. The development process followed three main stages: the definition of the conceptual design, the assign ment of mechanical behaviors to components, and the execution of virtual prototyping, including three-dimensional modeling and structural resistance simulations. The pro posed system is based on the use of gravitational potential energy, with an emphasis on raising and lowering a ballast to generate electricity. Parameters such as height and mass were considered, which define the battery’s storage capacity. Computati onal simulation played a fundamental role, using the Finite Element Analysis (FEA) method to evaluate mechanical stresses on different components, such as the spool and pulleys. Various parts were modeled to compose the structure, totaling 91,860.34 kg of metal framework. During the project development, 12 computational simulation tests were conducted to assess the system’s behavior under applied loads. The simu lation results indicated that the modeled parts withstood the loads with a safety factor within the stipulated limits, ensuring the structural integrity and reliability of the system. Additionally, the assembly of the battery’s structural system was completed without in terference between the solids, ensuring a proper fit of the components. The designed battery has a storage capacity of 10,86 kWh, meeting the energy requirements defi ned for the project. Despite the advances achieved with virtual prototyping, the study reveals limitations regarding the translation of the virtual model into a physical pro totype. Logistical, manufacturing, and energy efficiency issues need further evaluation, as well as costs and environmental impacts. This study serves as a foundation for fu ture developments aimed at validating and enhancing the proposed system, enabling its practical application on a larger scale, especially in off-grid contexts. Keywords: gravitational battery; energy; FEA; virtual prototypept_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherInstituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectbateria gravitacionalpt_BR
dc.subjectprototipagem virtualpt_BR
dc.subjectenergiapt_BR
dc.subjectanalise por elementos finitos - FEApt_BR
dc.titlePrototipagem virtual de uma bateria gravitacional: desenvolvimento e validação de uma prova de conceitopt_BR
dc.title.alternativeVirtual prototyping of a gravity battery: development and validation of a proof of conceptpt_BR
dc.typeTrabalho de Conclusão de Cursopt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8384845173351802pt_BR
dc.contributor.advisor1Cidreira, Wesley Matos-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4918204983172749pt_BR
dc.contributor.referee1Vieira, Vitor Silva-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4495468350787972pt_BR
dc.contributor.referee2Brito, Roberto Oliveira Correia de-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6342881975203055pt_BR
dc.description.resumoA prototipagem virtual de sistemas mecânicos, como no caso de uma bateria gravitaci onal, surge como uma abordagem promissora para o desenvolvimento e otimização de mecanismos de armazenamento de energia. Este estudo focou no desenvolvimento de um protótipo virtual de uma bateria, visando aplicações específicas e limitadas em comparação com versões de maior escala, de produção industrial. O principal obje tivo foi adaptar a teoria existente para a criação de um protótipo capaz de armazenar cerca de 10 kWh, para uso em sistemas autônomos. O processo de desenvolvimento seguiu três etapas principais: a definição do projeto conceitual, a atribuição dos com portamentos mecânicos às peças, e a realização da prototipagem virtual, incluindo modelagens tridimensionais e simulações de resistência estrutural. O sistema pro posto se baseia no uso da energia potencial gravitacional, com ênfase na elevação e descida de um lastro para gerar eletricidade. Foram considerados parâmetros como altura e massa, os quais definem a capacidade de armazenamento da bateria. A si mulação computacional desempenhou um papel fundamental, utilizando o método de Análise por Elementos Finitos (FEA) para avaliar as tensões mecânicas em diferentes componentes, como o carretel e as polias. Foram modeladas diversas peças para a composição da estrutura, totalizando 91.860,34 kg de estrutura metálica. No desen volvimento do projeto, foram realizados 12 ensaios de simulação computacional para avaliar o comportamento do sistema diante das cargas aplicadas. Os resultados das simulações indicaram que as peças modeladas suportaram as cargas com um fator de segurança dentro dos limites estipulados, garantindo a integridade estrutural e a con fiabilidade do sistema. Além disso, a montagem do sistema estrutural da bateria foi realizada sem interferência entre os sólidos, assegurando um encaixe adequado das peças. A bateria projetada possui uma capacidade de armazenamento de 10,86 kWh, atendendo aos requisitos energéticos definidos para o projeto. Apesar dos avanços obtidos com a prototipagem virtual, o estudo revela limitações quanto à transposição do modelo virtual para um protótipo físico. Questões logísticas, de fabricação, e efici ência energética precisam ser avaliadas mais profundamente, assim como os custos e impactos ambientais. O estudo serve como base para futuros desenvolvimentos que busquem validar e aprimorar o sistema proposto, permitindo sua aplicação prática em larga escala, especialmente em contextos off-grid. Palavras-chave: bateria gravitacional; energia; FEA; prototipagem virtualpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Ensino Superior/Bachareladopt_BR
dc.publisher.initialsIFBApt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICApt_BR
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