Avaliação Contínua AVC - Planejamento de Composição Ferroviária

Avaliação Contínua AVC Caro estudante A Avaliação Contínua AVC é uma atividade que você deve desenvolver conforme explicado no enunciado abaixo Esta avaliação vale até 100 pontos portanto é importante que você leia as instruções com muito cuidado O estudo dos materiais didáticos da disciplina e as pesquisas desenvolvidas são fundamentais para o enriquecimento do seu trabalho Atenção1 Serão consideradas para avaliação somente as atividades entregues nesta página com o status enviado As atividades com status na forma de rascunho ou entregues por outras vias não serão corrigidas Atenção2 A atividade deve ser postada obrigatoriamente no modelo de Folha de Respostas disponível abaixo para você realizar download de preferência em PDF Atenção3 O desenvolvimento e entrega da AVC deve ocorrer dentro dos prazos definidos na agenda da disciplina Não serão aceitas entregas após o prazo final para envio Lembrando que todo o período de realização segue o horário oficial de Brasília Não deixe para a última hora Se você enviar a atividade até o prazo definido na agenda da disciplina como feedback intermediário o tutor fará uma análise de sua resposta e indicará melhorias a serem implementadas Após fazer as correções indicadas pelo tutor você deve reenviar a AVC até o prazo final definido na agenda da disciplina Caso você não envie no prazo para feedback intermediário mas entregue até a data final para envio receberá apenas a nota Enunciado Para gerenciar o transporte de uma determinada carga foi atribuído a você o processo de planejamento da composição ferroviária responsável pela movimentação dessa carga A empresa responsável tem à disposição locomotivas dieselelétricas e vagões de carga que possuem as seguintes características As locomotivas disponíveis têm 145 toneladas de massa uma área frontal de 12 m² 6 eixos motrizes e motores com potência de 2800 hp A eficiência de seus motores é de 081 e a velocidade mínima é de 25 kmh Os vagões disponíveis possuem 4 eixos 80 toneladas de massa já carregados e área frontal de 85 m² A rodovia possui um trecho crítico com terreno inclinado em que a composição deve percorrer uma rampa de 11 O coordenador do projeto solicitou que você determinasse número máximo de locomotivas que devem ser usadas para rebocar um total de 80 vagões Sabese que a ferrovia possui trilhos limpos e secos e o coeficiente de aderência é de 022 Considere que a força da gravidade é igual a 981 ms² Com base nas informações acima determine a A força de tração máxima de uma locomotiva b A força de tração que a locomotiva de fato produz c A resistência inerente ao movimento da locomotiva d A resistência inerente ao movimento do vagão e A resistência de rampa sobre a locomotiva f A resistência de rampa sobre o vagão g A resistência total sobre a locomotiva h A resistência total sobre o vagão i Quantos vagões uma única locomotiva pode puxar j Quantas locomotivas seriam necessárias para puxar 80 vagões k É possível reiniciar o movimento da composição neste trecho crítico Importante Sempre desenvolva textos com sua própria argumentação Nunca copie e cole informações da Internet de outro colega ou qualquer outra fonte como sendo sua produção já que essas situações caracterizam plágio e invalidam sua atividade RESPOSTA a Para determinar a força de tração máxima de uma locomotiva é necessário utilizar a fórmula Fmax μ P g onde μ é o coeficiente de aderência P é o peso total sobre os eixos motrizes da locomotiva e g é a aceleração da gravidade Considerando que cada eixo motriz da locomotiva suporta 2416 toneladas 145 toneladas 6 eixos temos que o peso total sobre os eixos motrizes é de P 6 2416 toneladas 14496 toneladas Substituindo os valores na fórmula temos Fmax 022 14496 toneladas 981 ms² 3195 kN Portanto a força de tração máxima de uma locomotiva é de 3195 kN b A força de tração que a locomotiva de fato produz depende da carga que está sendo puxada da inclinação do terreno e das resistências inerentes ao movimento da locomotiva e dos vagões Para calcular a força de tração produzida é necessário utilizar a equação Ft T1 Rl Rv Fr 1 i onde T1 é a força de tração máxima da locomotiva calculada no item a Rl é a resistência inerente ao movimento da locomotiva Rv é a resistência inerente ao movimento dos vagões Fr é a resistência de rampa sobre a locomotiva i é a inclinação da rampa em decimal ou seja 11 é igual a 0011 c A resistência inerente ao movimento da locomotiva é dada pela fórmula Rl a V b onde a e b são constantes que dependem das características da locomotiva e do seu estado de conservação e V é a velocidade da composição em kmh Para locomotivas dieselelétricas modernas em boas condições podese considerar que a resistência inerente ao movimento é de aproximadamente 8 Nkmh por tonelada de massa da locomotiva No caso da locomotiva disponível com massa de 145 toneladas temos Rl 8 145 toneladas V 36 kmh 311 V N d A resistência inerente ao movimento do vagão é dada pela fórmula Rv c V onde c é uma constante que depende das características dos vagões e do estado da via Para vagões em boas condições e trilhos limpos e secos podese considerar que a resistência inerente ao movimento é de aproximadamente 4 Nkmh por tonelada de massa do vagão No caso dos vagões disponíveis com massa de 80 toneladas cada um temos Rv 4 80 toneladas V 36 kmh 889 V N OBS AS RESPOSTAS SE ENCONTRAM EM VERMELHO DEIXEI TUDO DETALHADO PARA QUE POSSA ENTENDER MELHOR CADA EQUAÇÃO OBRIGADO PELA ESCOLHA E CONFIANÇA Avaliação Contínua AVC Caro estudante A Avaliação Contínua AVC é uma atividade que você deve desenvolver conforme explicado no enunciado abaixo Esta avaliação vale até 100 pontos portanto é importante que você leia as instruções com muito cuidado O estudo dos materiais didáticos da disciplina e as pesquisas desenvolvidas são fundamentais para o enriquecimento do seu trabalho Atenção1 Serão consideradas para avaliação somente as atividades entregues nesta página com o status enviado As atividades com status na forma de rascunho ou entregues por outras vias não serão corrigidas Atenção2 A atividade deve ser postada obrigatoriamente no modelo de Folha de Respostas disponível abaixo para você realizar download de preferência em PDF Atenção3 O desenvolvimento e entrega da AVC deve ocorrer dentro dos prazos definidos na agenda da disciplina Não serão aceitas entregas após o prazo final para envio Lembrando que todo o período de realização segue o horário oficial de Brasília Não deixe para a última hora Se você enviar a atividade até o prazo definido na agenda da disciplina como feedback intermediário o tutor fará uma análise de sua resposta e indicará melhorias a serem implementadas Após fazer as correções indicadas pelo tutor você deve reenviar a AVC até o prazo final definido na agenda da disciplina Caso você não envie no prazo para feedback intermediário mas entregue até a data final para envio receberá apenas a nota Enunciado Para gerenciar o transporte de uma determinada carga foi atribuído a você o processo de planejamento da composição ferroviária responsável pela movimentação dessa carga A empresa responsável tem à disposição locomotivas dieselelétricas e vagões de carga que possuem as seguintes características As locomotivas disponíveis têm 145 toneladas de massa uma área frontal de 12 m² 6 eixos motrizes e motores com potência de 2800 hp A eficiência de seus motores é de 081 e a velocidade mínima é de 25 kmh Os vagões disponíveis possuem 4 eixos 80 toneladas de massa já carregados e área frontal de 85 m² A rodovia possui um trecho crítico com terreno inclinado em que a composição deve percorrer uma rampa de 11 O coordenador do projeto solicitou que você determinasse número máximo de locomotivas que devem ser usadas para rebocar um total de 80 vagões Sabese que a ferrovia possui trilhos limpos e secos e o coeficiente de aderência é de 022 Considere que a força da gravidade é igual a 981 ms² Com base nas informações acima determine a A força de tração máxima de uma locomotiva A força de tração máxima de uma locomotiva pode ser calculada pela fórmula Ftmax Peso total aderente x Coeficiente de aderência Onde Peso total aderente massa das locomotivas x número de eixos motrizes massa dos vagões x número de eixos dos vagões Coeficiente de aderência 022 dado no enunciado Substituindo os valores dados Peso total aderente 145 ton x 6 eixos 80 ton x 80 vagões x 4 eixos Peso total aderente 870 ton 25600 ton Peso total aderente 26470 ton Ftmax 26470 ton x 022 Ftmax 58234 kN b A força de tração que a locomotiva de fato produz A força de tração que a locomotiva de fato produz depende da potência dos motores da eficiência dos sistemas de transmissão e do atrito entre as rodas da locomotiva e os trilhos Supondo que a eficiência dos sistemas de transmissão seja de 90 podemos calcular a força de tração da locomotiva usando a fórmula Ft Potência dos motores x eficiência dos sistemas de transmissão Velocidade da composição Como a velocidade mínima é de 25 kmh vamos considerar essa velocidade para os cálculos Potência dos motores 2800 hp x 07457 20856 kW Ft 20856 kW x 090 25 kmh x 1000 mkm x 1 h3600 s Ft 00831 MN 831 kN Portanto a força de tração que a locomotiva de fato produz é de 831 kN c A resistência inerente ao movimento da locomotiva A resistência inerente ao movimento da locomotiva inclui as perdas de energia devido a diversos fatores tais como atrito mecânico resistência aerodinâmica perdas por vibração entre outros Essa resistência pode ser calculada utilizando a fórmula Ril Potência dos motores x C1 Velocidade da composição Onde C1 é um coeficiente de resistência que depende das características da locomotiva e do seu estado de conservação vamos considerar um valor médio de 0016 Substituindo os valores dados temos Ril 20856 kW x 0016 25 kmh x 1000 mkm x 1 h3600 s Ril 0222 MN 222 kN Portanto a resistência inerente ao movimento da locomotiva é de 222 kN d A resistência inerente ao movimento do vagão A resistência inerente ao movimento do vagão também é afetada pelo atrito mecânico pela resistência aerodinâmica e outras fontes de perda de energia Essa resistência pode ser calculada usando a fórmula Riv C2 x Peso do vagão x Gravidade Velocidade da composição Onde C2 é um coeficiente de resistência que depende das características do vagão e das condições de carga e de conservação vamos considerar um valor médio de 00025 Substituindo os valores dados temos Riv 00025 x 80 t x 981 ms² 25 kmh x 1000 mkm x 1 h3600 s Riv 0078 MN 78 kN Portanto a resistência inerente ao movimento do vagão é de 78 kN e A resistência de rampa sobre a locomotiva A resistência de rampa sobre a locomotiva é o efeito da inclinação do terreno que gera uma força adicional que atua contra o movimento da composição Essa resistência pode ser calculada usando a fórmula Rrl Peso da locomotiva x sen θ x cos α coeficiente de aderência x fator de correção Onde θ é o ângulo de inclinação da rampa 11 00116 radianos α é o ângulo entre a direção de movimento da composição e a inclinação da rampa supondo que seja zero pois a composição está subindo a rampa O coeficiente de aderência é dado como 022 O fator de correção é dado como 111 Substituindo os valores dados temos Rrl 145 t x sen 00116 x cos 0 022 x 111 Rrl 0219 MN 219 kN Portanto a resistência de rampa sobre a locomotiva é de 219 kN f A resistência de rampa sobre o vagão A resistência de rampa sobre o vagão é calculada da mesma forma que para a locomotiva usando a fórmula Rrv Peso do vagão x sen θ x cos α coeficiente de aderência x fator de correção Substituindo os valores dados temos Rrv 80 t x sen 00116 x cos 0 022 x 111 Rrv 0120 MN 120 kN Portanto a resistência de rampa sobre o vagão é de 120 kN g A resistência total sobre a locomotiva A resistência total sobre a locomotiva é a soma de todas as resistências que atuam contra o movimento da composição ou seja Rtl Ril Rrl Rcl Onde Ril é a resistência inerente ao movimento da locomotiva calculada no item c Rrl é a resistência de rampa sobre a locomotiva calculada no item e Rcl é a resistência de rolamento ou curvatura que é a resistência oferecida pelos trilhos e pelos movimentos de curvatura Essa resistência é considerada insignificante em relação às outras e será desconsiderada nesta análise Substituindo os valores temos Rtl 108 kN 219 kN Rtl 327 kN Portanto a resistência total sobre a locomotiva é de 327 kN h A resistência total sobre o vagão A resistência total sobre o vagão é a soma de todas as resistências que atuam contra o movimento do vagão ou seja Rtv Rbv Rrv Onde Rbv é a resistência inerente ao movimento do vagão calculada no item d Rrv é a resistência de rampa sobre o vagão calculada no item f Substituindo os valores temos Rtv 294 kN 120 kN Rtv 1494 kN Portanto a resistência total sobre o vagão é de 1494 kN i Quantos vagões uma única locomotiva pode puxar Para determinar quantos vagões uma única locomotiva pode puxar devemos calcular a força de tração disponível da locomotiva e comparála com a resistência total dos vagões Sabemos que a força de tração disponível da locomotiva é de 219 kN calculada no item b e que a resistência total de um único vagão é de 1494 kN calculada no item h Dividindo a força de tração disponível pela resistência total de um vagão temos Número máximo de vagões Força de tração disponível Resistência total de um vagão Número máximo de vagões 219 kN 1494 kN Número máximo de vagões 147 Portanto uma única locomotiva pode puxar no máximo 1 vagão completo e parte de outro j Quantas locomotivas seriam necessárias para puxar 80 vagões Para determinar quantas locomotivas seriam necessárias para puxar 80 vagões devemos calcular a força de tração total necessária para mover a composição e comparála com a força de tração disponível de uma única locomotiva Sabemos que a massa total dos 80 vagões é de 80 x 80 toneladas 6400 toneladas Calculando a resistência total da composição Rt Rtl Rtv x 80 Onde Rtl é a resistência inerente ao movimento da locomotiva calculada no item c Rtv é a resistência total do vagão calculada no item h Substituindo os valores temos Rt 108 kN 1494 kN x 80 Rt 12271 kN Portanto a resistência total da composição é de 12271 kN Dividindo a resistência total da composição pela força de tração disponível de uma única locomotiva temos Número de locomotivas necessárias Resistência total da composição Força de tração disponível de uma única locomotiva Número de locomotivas necessárias 12271 kN 219 kN Número de locomotivas necessárias 561 Portanto seriam necessárias pelo menos 57 locomotivas para puxar 80 vagões carregados ao longo da rampa crítica k É possível reiniciar o movimento da composição neste trecho crítico Para determinar se é possível reiniciar o movimento da composição neste trecho crítico é necessário verificar se a força de tração disponível de uma única locomotiva é maior do que a resistência total da composição na rampa crítica Sabemos que a resistência total da composição na rampa crítica é Rt Rtl Rtv x 80 Rr Onde Rtl é a resistência inerente ao movimento da locomotiva calculada no item c Rtv é a resistência total do vagão calculada no item h Rr é a resistência de rampa total calculada no item g Substituindo os valores temos Rt 108 kN 1494 kN x 80 579 kN Rt 24 267 kN Portanto a resistência total da composição na rampa crítica é de 24267 kN A força de tração disponível de uma única locomotiva é de 219 kN calculada no item b Como a resistência total da composição na rampa crítica é muito maior do que a força de tração disponível de uma única locomotiva é improvável que a composição consiga reiniciar o movimento nesta rampa crítica com apenas uma locomotiva Seriam necessárias várias locomotivas adicionais ou outras medidas de auxílio como o uso de um sistema de ajuda à partida ou a separação da composição em partes menores para serem movimentadas individualmente Importante Sempre desenvolva textos com sua própria argumentação Nunca copie e cole informações da Internet de outro colega ou qualquer outra fonte como sendo sua produção já que essas situações caracterizam plágio e invalidam sua atividade RESPOSTA a Para determinar a força de tração máxima de uma locomotiva é necessário utilizar a fórmula Fmax μ P g onde μ é o coeficiente de aderência P é o peso total sobre os eixos motrizes da locomotiva e g é a aceleração da gravidade Considerando que cada eixo motriz da locomotiva suporta 2416 toneladas 145 toneladas 6 eixos temos que o peso total sobre os eixos motrizes é de P 6 2416 toneladas 14496 toneladas Substituindo os valores na fórmula temos Fmax 022 14496 toneladas 981 ms² 3195 kN Portanto a força de tração máxima de uma locomotiva é de 3195 kN b A força de tração que a locomotiva de fato produz depende da carga que está sendo puxada da inclinação do terreno e das resistências inerentes ao movimento da locomotiva e dos vagões Para calcular a força de tração produzida é necessário utilizar a equação Ft T1 Rl Rv Fr 1 i onde T1 é a força de tração máxima da locomotiva calculada no item a Rl é a resistência inerente ao movimento da locomotiva Rv é a resistência inerente ao movimento dos vagões Fr é a resistência de rampa sobre a locomotiva i é a inclinação da rampa em decimal ou seja 11 é igual a 0011 c A resistência inerente ao movimento da locomotiva é dada pela fórmula Rl a V b onde a e b são constantes que dependem das características da locomotiva e do seu estado de conservação e V é a velocidade da composição em kmh Para locomotivas dieselelétricas modernas em boas condições podese considerar que a resistência inerente ao movimento é de aproximadamente 8 Nkmh por tonelada de massa da locomotiva No caso da locomotiva disponível com massa de 145 toneladas temos Rl 8 145 toneladas V 36 kmh 311 V N d A resistência inerente ao movimento do vagão é dada pela fórmula Rv c V onde c é uma constante que depende das características dos vagões e do estado da via Para vagões em boas condições e trilhos limpos e secos podese considerar que a resistência inerente ao movimento é de aproximadamente 4 Nkmh por tonelada de massa do vagão No caso dos vagões disponíveis com massa de 80 toneladas cada um temos Rv 4 80 toneladas V 36 kmh 889 V N