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Aplicação do processo de fricção linear (FSP) na melhoria da resistência à fadiga de juntas de topo soldadas por MIG na liga AA5083-H111

Palavras-chave: resistência à fadiga,Alumínio 5083-H111,soldadura MIG,FSP

Nos dias de hoje com a evolução das técnicas e processos tecnológicos de ligação, surge a soldadura por fricção linear (FSW) como uma das soluções mais promissoras com vista ao desenvolvimento sustentável. Este processo tecnológico de ligação tem como vantagem competitiva em relação aos restantes, conciliar a redução de custos iniciais de construção e manutenção de uma determinada estrutura, com a obtenção final de boas propriedades mecânicas e composição química similar à do material base. Actualmente este processo de ligação é utilizado com elevado sucesso na união de chapas de alumínio, garantindo juntas soldadas de alta integridade e baixa deformação, mesmo nas ligas de alumínio que apresentam difícil soldabilidade quando se recorre às técnicas de soldadura convencionais por fusão. Neste âmbito, e tendo por base o mesmo princípio, surge o FSP (Friction Stir Processing) como uma das variantes do processo de FSW.O FSP é uma técnica com potencial para melhorar alguns factores resultantes da solidificação do material, tais como, eliminação de porosidades e de fendas, refinamento da microestrutura e redução de tensões residuais. Neste trabalho pretende-se estudar a possível melhoria de resistência à fadiga em juntas topo a topo soldadas por MIG na liga de alumínio AA5083-H111, aplicando o pós-processamento por FSP. Para tal, serão realizados ensaios de fadiga em várias séries de provetes, tais como: soldadura MIG com reforço; soldadura MIG sem reforço; soldadura MIG pós-processada com reforço; soldadura MIG pós-processada sem reforço. Complementarmente serão realizadas análises metalográficas, ensaios de tracção, e medição de durezas. Ao longo do trabalho, houve também a preocupação de analisar a superfície de fractura dos diferentes tipos de provetes através de microscopia óptica, de modo a verificar as causas da iniciação da fenda por fadiga.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Disseminação de poluentes dentro de edificios e a sua relação com as condições ambientais exteriores

Palavras-chave: Edifiicios,Poluentes,qualidade do ar

No âmbito do actual Regime de Sistemas Energéticos de Climatização de Edifícios –  Qualidade do Ar interior, torna-se importante entender os vários mecanismos de dispersão de  poluentes dentro do edifício.   Os objectivos deste estudo centram-se em analisar os factores exteriores a um edifício,  que influenciam a dispersão de poluentes dentro deste. Para isso analisar-se-á um edifício  particular que será testado para várias situações em que as condições climatéricas se alteram.   Analisou-se a dispersão do monóxido de carbono num edifico de turismo com vários  pisos, utilizando uma ferramenta informática CONTAM®. Os testes foram realizados  simulando a libertação de monóxido de carbono numa das divisões do edifício, quando este se  encontrava em condições exteriores de referência, medindo a concentração de gás nas  restantes divisões. Os testes foram depois repetidos alterando as condições exteriores e, por  fim, compararam-se os resultados obtidos, fazendo-se a análise da influência dos factores  exteriores na dispersão de poluentes dentro do edifício.   Concluiu-se neste estudo que a dispersão dos poluentes estava directamente ligada às  diferenças de pressão entre as várias fachadas dos edifícios, e condições climatéricas  exteriores, como a temperatura ambiente e a direcção do vento, eram factores significativos na forma como as diferenças de pressão eram geradas nas fachadas do edifício. Estes factores, aliados com a localização da fonte poluente, podem fazer com que uma determinada área seja, ou não, completamente contaminada por poluentes.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Estudo da relação Lean/Green com recurso à metodologia de "Mapeamento de conceitos"

Palavras-chave: Mapa conceito,Lean,Green

Neste estudo procurou-se estabelecer uma relação entre as práticas Lean e Green, e dos impactos que a sua aplicação conjunta pode ter no desempenho das empresas. Para atingir esse objectivo decidiu-se recorrer à metodologia de mapeamento de conceitos. A SRAMPORT foi a empresa a elegida para o caso de estudo, onde onze participantes foram seleccionados para participar no projecto e colaborar na elaboração dos  mapas conceituais. O mapa conceito é constituído por seis passos, e estes foram seguidos ao longo do projecto. Os resultados obtidos são analisados e discutidos. Por fim, é analisada a relação entre o Lean Manufacturing e Green Thinking através dos dados fornecidos pelo mapa conceito final, à qual se observou uma relação positiva na implementação simultânea destas duas práticas.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Comparação do Desgaste de correntes de bicicleta em condições de serviço e em laboratório

Palavras-chave: Desgaste,abrasão,correntes de bicicleta

O presente trabalho teve como objectivo principal desenvolver metodologias  laboratoriais que se revelassem adequadas para estudar a resistência ao desgaste de correntes  de bicicleta.   Fazer o estudo do desgaste directamente nas correntes em serviço tornar-se-ia demasiado  complexo, devido a todas as variáveis inerentes difíceis de quantificar.   Como primeiro objectivo pretendeu então seleccionar-se um tipo de ensaio e estabelecer  as variáveis operatórias que permitam, em laboratório, ensaiar ao desgaste placas internas de  corrente de bicicleta de forma a replicar os modos de falha que ocorrem em serviço.   Como base do estudo começaram por se avaliar os mecanismos de dano que ocorrem em  condições normais de uso. Paralelamente fez-se um estudo das condições de contacto com  base nas partículas provenientes da limpeza de várias correntes.   Realizaram-se vários ensaios prévios para definir tempos, cargas e massa abrasiva que  replicassem o mecanismo de dano.   Estabeleceram-se metodologias de tratamento de resultados com base em modelos  clássicos de desgaste, especialmente o modelo de Archard, e com base em abordagens  energéticas.   Aplicou-se esta metodologia em vários aços, nas mesmas condições, de forma a  distingui-los pela resistência ao desgaste.   Por fim estabeleceu-se um modelo de previsão que a partir de resultados obtidos em  laboratório permite estimar o alongamento que ocorre nas correntes em condições de serviço.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Simulação de uma linha de produção de segmentos para a indústria automóvel

Palavras-chave: indústria automóvel,,linhas de  produção.

A procura por métodos melhores de trabalho e a optimização de processos de fabrico, têm como objectivo a obtenção de uma melhor e maior produção com o menor custo possível, o chamado aumento de produtividade. A indústria automóvel, nos seus dois subsectores mais significativos (construção e montagem e a fabricação de componentes), é o motor essencial do crescimento das exportações, da inovação e do emprego nacional. No entanto, a indústria automóvel apresenta uma grande preocupação com o aumento da competitividade no sector. Este trabalho, surge devido ao facto de uma empresa portuguesa do ramo automóvel, nomeadamente no fabrico de segmentos para motores, ter sentido que duas das linhas de produção que eles possuem não serem suficientemente produtivas e competitivas em relação à concorrência. Os objectivos desta dissertação são, com o auxílio da simulação, analisar o layout de duas linhas de fabricação de segmentos de motor, analisar os critérios de desempenho e verificar pontos onde a produtividade pode ser incrementada. Por fim propôs-se dois layouts alternativos a fim de aumentar a produtividade e apresentar as suas vantagens e desvantagens em relação ao layout actual. Concluiu-se que no modelo actual que foi estudado, existe um diferencial de produtividade muito elevado de equipamento para equipamento, o que provoca alguns estrangulamentos ao longo do sistema produtivo actual. Dos dois modelos alternativos que foram propostos, o segundo pareceu ser muito interessante a ser estudado pela empresa, não só pela diminuição do número equipamentos necessários, como também pelo aumento de utilização dos equipamentos.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Comportamento à fadiga de amplitude variável da liga AA6082-T651 contendo juntas soldadadas por fricção linear.

Palavras-chave: Soldadura por fricção linear,Fadiga,liga de aluminio AA6082-T651

A soldadura por fricção linear é um processo recente e simples de soldadura no estado sólido, sem adição de material. Este apresenta vantagens sobre os processos convencionais de soldadura por fusão e tem sido utilizado com sucesso em ligas de alumínio. Um dos materiais onde o processo tem apresentado melhores resultados é a liga de alumínio AA6082-T651. Na solicitação dinâmica de estruturas com juntas soldadas por processos convencionais, a resistência à fadiga constitui o modo de dano determinante para o seu dimensionamento. Para o caso de solicitações de amplitude variável é habitual utilizar-se a lei de Miner, a qual antevê uma acumulação de dano igual à unidade no momento da falha por fadiga, ou seja, os danos acumulam-se e a rotura por fadiga ocorre se a soma dos danos ultrapassar a unidade. Contudo, para o caso de juntas soldadas tem vindo a verificar-se que a falha por fadiga ocorre para valores de dano acumulado muito inferiores à unidade. Para o caso da soldadura por fricção linear não existem dados experimentais obtidos com solicitações de amplitude variável para demonstrar se esta tendência se mantém. A redução de resistência à fadiga está associada a factores geométricos, metalúrgicos, falta de homogeneidade do material e defeitos de soldadura. Para o caso de soldadura por fricção linear prevê-se que existam benefícios na resistência à fadiga, devido à menor concentração de tensões associada à geometria das juntas topo-a-topo. Porém, eventuais alterações de propriedades mecânicas, como a redução da tensão de cedência e da dureza, podem levar a uma diminuição da resistência à fadiga. Outro factor importante será a presença de defeitos de soldadura. Torna-se assim essencial efectuar um estudo experimental que permita obter as curvas de fadiga (S-N) para posterior utilização em projecto de estruturas soldadas por este processo, e conhecer qual o valor de dano acumulado a usar nas previsões de vida à fadiga (lei de Miner), de estruturas solicitadas submetidas a carregamentos de amplitude variável. O programa experimental deste trabalho abrange a realização de algumas séries de ensaios de fadiga de amplitude constante e variável, em provetes com juntas soldadas topo-atopo para obtenção de curvas S-N. Complementarmente, serão efectuados medições de durezas e análises microestruturais.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Um simulador para apoio à decisão em gestão da manutenção de infra-estruturas ferrovárias

Palavras-chave: Caminhos de ferro,Gestão de manutenção

A disponibilidade de dados relativos ao estado da infra-estrutura, que as novas tecnologias provocaram na industria ferroviária de gestão da infra-estrutura, e a evolução das técnicas de simulação podem levar ao desenvolvimento de simuladores como ferramentas de apoio à decisão na gestão da manutenção em caminhos de ferro. O uso de simuladores pode ser uma importante ferramenta de avaliação para decisões relacionadas com a substituição de tarefas de natureza preventiva por tarefas de natureza preditiva baseadas no estado dos activos, com a consequente diminuição de custos. Os simuladores podem também ser utilizados como ferramenta na avaliação da performance das equipas de manutenção. O objectivo deste projecto de tese é a criação de um modelo da Linha do Norte, utilizando os activos de sinalização e os recursos das equipas afectas à sua manutenção, através de uma ferramenta comercial de simulação (Simul8), avaliando a sua utilidade como ferramenta para apoio à decisão em Gestão da Manutenção.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Efeitos da Sensibilidade ao entalhe em previsões SN vida fadiga

Palavras-chave: Modelação,Previsões de Vida,Mecânica da Fractura

O presente trabalho de pesquisa realizado na área da fadiga, fez parte do Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), realizado no âmbito de intercâmbio na Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC). Este trabalho teve como objectivo estudar a aplicabilidade de uma modelagem recentemente desenvolvida nas previsões de vida à fadiga. Baseada em alguns conceitos da mecânica da fractura como trincas curtas, trincas não propagantes e limiar de propagação, esta modelagem propõe não só um melhoramento nas previsões tradicionais de vida à fadiga como uma aplicabilidade a entalhes de geometria variável. Depois de devidamente estudada, explorada e compreendida foi proposto um tipo de experimento para comprovar a afirmação do parágrafo anterior. Assim, após um planeamento de testes experimentais, foram realizados ensaios de fadiga para confrontar os resultados de previsão de vida com os resultados experimentais obtidos. Procedeu-se posteriormente a uma correcção do planeamento dos testes experimentais e foram comparados os resultados obtidos. Concluíram-se melhorias notórias na previsão de vida propostas pela modelagem e deixou-se uma proposta para trabalhos futuros de modo a dar continuidade ao uso da modelagem e reforçar a aplicabilidade da mesma com mais testes experimentais.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Aplicação da Metodologia SMED em Linhas de Montagem  de Correntes de Rolo

Palavras-chave: SMED (Single Minute ExChange of Die),Linhas de montagem

O presente trabalho foi desenvolvido na SramPort, empresa que se dedica ao fabrico e montagem de alguns componentes para bicicletas, e surgiu como uma forma de reduzir tempos de mudança de fabrico em linhas de montagem de correntes, por forma a libertar recursos para outras intervenções, igualmente importantes. Para essa redução, tevese como referência os vários princípios de Lean Manufacturing estudados, em especial ametodologia SMED (Single Minute ExChange of Die). No decorrer da realização deste trabalho, foram então analisadas quatro linhas de montagem de correntes de bicicleta, sendo seleccionado o grupo de mudança mais complicado dessas linhas. Nesse grupo eram feitas todas as tarefas que poderiam também ocorrer nos outros grupos, e desse modo, estudando-o, foi possível preparar guias de procedimento e sugerir melhorias para todos eles. Como resultados, para esse grupo mais complicado obteve-se uma redução de 47% no tempo total de paragem de produção (observada no último ensaio efectuado), e propôs-se uma redução de cerca de 60%, atendendo aos melhores tempos observados nos três ensaios de SMED efectuados. Para outras linhas de montagem, houve inclusive grupos de mudança para os quais o tempo ideal, e portanto proposto, originaria uma redução de 70% do tempo de paragem de produção. Para todas elas, as melhorias implementadas resultaram em investimentos nulos, mas foram também propostas melhorias com investimento, estas não implementadas, mas apresentadas nesta dissertação. Adicionalmente, foi ainda iniciado um trabalho de SMED numa prensa que produz placas interiores, sendo proposta uma sequência mais organizada de trabalho. Ficou no geral ainda muito para fazer, mas os objectivos gerais foram cumpridos, e agora cabe à empresa garantir o contínuo seguimento das melhorias propostas.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Desenvolvimento e concepção de um sistema de medida para a avaliação do equilíbrio humano

Palavras-chave: Equilíbrio,Postura  Humana,Biomecânica

Actualmente na área da saúde assiste-se a uma mudança de paradigma onde se procura aumentar a qualidade de vida dos idosos e incapacitados, tendo como objectivo a prevenção da perda de capacidades das pessoas, bem como a redução dos encargos com a saúde. A presente dissertação descreve o desenvolvimento e concepção de um sistema automático de aquisição de dados que permite a avaliação do equilíbrio humano. A concepção utiliza ferramentas CAD para a construção do modelo geométrico bem como o cálculo automático de estruturas através do método de elementos finitos para a optimização estrutural. O sistema utiliza uma aplicação informática e vários transdutores eléctricos que permitem efectuar a aquisição de dados e fornecer a informação em tempo real. O sistema desenvolvido possibilita a avaliação da distribuição da massa corporal, permitindo, avaliar a condição de equilíbrio e de transferência de carga do tipo ântero-posterior e sagital, relativamente ao corpo humano, nas posições de sentado e de pé.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Desenvolvimento de modelos de formação e processos de certificação de competências no sector de explosivos em Portugal: fabrico de produtos explosivos

Palavras-chave: Competências,Certificação,Formação,Qualificação

Nos últimos anos têm sido implementadas ao nível da Europa várias políticas e desenvolvidos vários projectos, no sentido de criarem condições para a qualificação dos profissionais e o reconhecimento das suas competências, visando contribuir para, a mobilidade dos trabalhadores e aumento da competitividade das empresas na Europa e no Mundo. O sector dos explosivos não dispõe ao nível Europeu de programas de formação harmonizados, nem de modelos de certificação de competências, embora projectos recentes co-financiados pelo Programa Leonardo da Vinci tenham aberto caminho a essa discussão. A presente dissertação analisa o quadro formativo e modelo de certificação de competências existente em Portugal e compara-os com outros praticados no espaço Europeu, para justificar e desenvolver modelos de formação e de certificação de competências propostos para os trabalhadores do subsector do fabrico de produtos explosivos em Portugal, repartidos por fábricas de explosivos e oficinas de pirotecnia. É efectuado o retrato do subsector, tendo por base o enquadramento legal que regula a actividade e os resultados de inquéritos aos profissionais das empresas sobre as funções desempenhadas, áreas de intervenção e competências necessárias. Os resultados mostram que a generalidade dos trabalhadores não frequentou cursos de formação profissional e que não existe formação certificada direccionada para este subsector. No caso das oficinas de pirotecnia o reduzido número de trabalhadores, em média cerca de dez, obriga-os a possuírem um alargado número de competências. No caso das fábricas de explosivos, a estrutura organizacional é diferente e existe um maior número de classes profissionais, o que faz com que as competências estejam melhor definidas por classes profissionais. O futuro passa pela implementação de modelos de formação e certificação profissional dos trabalhadores deste sector, para reduzir a sinistralidade e melhorar a imagem que a Sociedade ainda tem sobre a perigosidade destes produtos e sobre as competências destes profissional para responder às exigências de segurança que o manuseamento destes produtos impõe.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Simulação de transportes numa mina subterrânea

Palavras-chave: Minas,Transportes

Num mundo cada vez mais competitivo, a importância da estratégia e  planeamento das actividades nucleares duma indústria é imprescindível. Na indústria  mineira esse planeamento faz bastante sentido, já que acarreta avultados custos na sua actividade.   Este trabalho consiste no estudo de dois modelos que permitem conhecer o  desempenho dos transportes numa mina subterrânea. Dado que os transportes se  apresentam como uma actividade com uma importância vital na indústria extractiva, a  gestão deste recurso poderá fazer a diferença quando se pretende ter custos unitários mais reduzidos.   Este estudo foi feito com recurso a um programa de simulação, o SIMUL8, de  forma a ter uma visão mais analítica dos dois modelos e poder chegar à conclusão se a  aplicação de algum destes modelos é pertinente para este caso em concreto.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Eficiência energética -- edifícios

Palavras-chave: Edifícios residenciais,Consumos energéticos,Eficiência energética,Auditoria energética

A presente dissertação tem como principal objetivo esclarecer o conceito de  eficiência energética no setor doméstico e verificar os seus níveis em Portugal,  possibilitando o estudo dos potenciais de poupança neste setor.   Nesta dissertação pretendia-se realizar várias auditorias in situ, o que não foi  possível no tempo útil disponível. Deste modo, optou-se pela aquisição de dados de  monitorização de modo a suprir a falta de tempo. Como os dados fornecidos não  permitiram a análise elaborada de cada consumidor, como inicialmente previsto, optou-se por reformular a dissertação, realizando um estudo mais teórico sobre a avaliação e  otimização do uso eficiente de energia no sector residencial.   Para a realização deste trabalho analisaram-se os barómetros de consumo a  nível nacional e europeu de modo a comparar as vertentes mais desfavoráveis do nosso  país, quando comparado com outros países da união europeia, e ainda com o objetivo de  explicar a importância da redução de gastos energéticos neste setor. Abordou-se ainda a  temática da caracterização social nacional, a mudança de tarifas, de potências contratadas e ainda a temática da etiquetagem energética.   Este estudo conta também com a análise de medições realizadas através do processo de monitorização, onde se fez a comparação entre dados obtidos através de um inquérito fornecido com os dados dos consumos de energia elétrica resultantes de um ano de medição.   Visando a relação entre consumo energético e os hábitos das pessoas residentes  na habitação, torna-se necessário fazer uma correta caracterização do seu estilo e  parâmetro de consumo. Foi neste sentido que se sentiu a necessidade de criar um  questionário próprio e mais completo que o fornecido, de modo a que se pudesse realizar  corretamente a descrição da habitação, da envolvente e equipamentos, da caracterização social do agregado e dos seus hábitos de consumo.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Análise do Desempenho Energético de Cozinhas Industriais

Palavras-chave: Eficiência energética -- cantina escolar

A presente dissertação resume os procedimentos utilizados para a caracterização energética de uma cantina universitária existente. Nesse sentido, realizou-se uma auditoria energética ao edifício, fazendo um levantamento e análise crítica da  utilização de energia, tendo em vista a identificação de oportunidades de racionalização de consumos.   Foi realizada a simulação energética do edifício, recorrendo ao programa HAP,  para estimar o consumo de energia dos equipamentos de climatização, e ao programa  Solterm para avaliar a produção de energia do sistema solar térmico instalado no edifício.  Realizada a simulação do sistema solar e de apoio no programa Solterm verificou-se que a  fracção solar é de somente 26%.   Da análise dos resultados conseguidos com as diversas abordagens concluiu-se  que o grande consumidor de energia eléctrica é o sector dos equipamentos de cozinha,  responsável por 42,5% do consumo total do edifício. Verificou-se também que 65% do gás  natural é consumido por queima directa para preparação de AQS e aquecimento. Os  restantes 35% são consumidos pela cozinha e afins.    Por cada refeição servida, determinou-se que é consumida 1,28 kWh de  energia eléctrica, 1,67 kWh de gás natural e 19 litros de água, resultando num custo total  de 0,39 €.   Os encargos com a electricidade correspondem a aproximadamente 63% dos  encargos globais do edifício, o gás natural 23% e a água 13%.   De forma a tornar o edifício mais eficiente são enumeradas medidas de  racionalização energética tais como: a implementação de um sistema de gestão de  consumos; realização de acções de sensibilização sobre utilização racional de energia; aquisição de bateria de condensadores; aumento da área de colectores do sistema solar existente; substituição de lâmpadas e balastros mais eficientes.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias