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Consolidação de aparas metálicas por explosivos

Palavras-chave: Resíduos industriais,Reciclagem,Aparas metálicas

A reciclagem de resíduos industriais é uma temática emergente, pois quando se analisa detalhadamente um resíduo - como foi o caso das aparas metálicas de ligas de alumínio, de cobre puro e de um aço ferramenta, pode-se encontrar características muitas vezes procuradas em materiais convencionais, como é o caso da nanocristalinidade. Assim, uma boa gestão de resíduos passa pela sua análise detalhada, e por encontrar a tecnologia adequada para o seu processamento, que realce as suas propriedades específicas. As aparas estão incluídas nos resíduos que podem conferir novas propriedades aos produtos que delas resultarem, desde que não sejam enfraquecidas pela tecnologia selecionada para o seu processamento. Nas aparas, em particular as resultantes da maquinagem de alta velocidade, a denominada compactação dinâmica com recurso a explosivos foi a técnica selecionada. O explosivo com matriz ativada por diferentes quantidades de microesferas ocas de vidro e a configuração cilíndrica da montagem permite, em geral, após processamento, conseguir a partir de aparas um material com poucos macrodefeitos e com ligações eficazes interaparas, assegurando a existência de uma consolidação. No entanto, há em alguns casos vestígios de fusão na zona central do compacto. Os valores da ultramicrodureza refletem a eficiência do processo e a manutenção do caráter submicrométrico e nanométrico presente na apara.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Gestão térmica dinâmica de superfícies: canais paralelos ou redes dendríticas

Palavras-chave: Comportamento térmico,Sistemas de arrefecimento,Lei construtal

O desempenho de sistemas electrónicos depende do controlo da temperatura dos componentes que os constituem através de técnicas de termoregulação, permitindo a otimização do seu funcionamento. Esta dissertação explora a Lei Construtal como uma ferramenta de projeto para a obtenção das configurações em sistemas de gestão térmica com melhor desempenho. De modo a realizar este estudo, foram comparadas duas abordagens ao arrefecimento de uma superfície. Uma convencional com canais dispostos em paralelo, e outra em rede dendrítica. Para efetuar essa comparação foi desenvolvida uma instalação laboratorial para testar as duas configurações. A rede dendrítica, projetada de acordo com o princípio construtal provém de um trabalho anterior. Os canais paralelos são projetados segundo o mesmo princípio e, de modo a garantir que os sistemas seriam comparáveis, usou-se como critério a equivalência entre as áreas de arrefecimento onde o líquido entra em contacto direto com a superfície. Os canais em ambas as configurações obtidas pela Lei Construtal têm uma secção transversal retangular. No caso dos canais em paralelo, a análise teórica subjacente ao dimensionamento construtal entrou em conta com o fator de atrito em canais de secções rectangulares, ao contrário do que foi projetado para a rede dendrítica. As experiências realizadas incidem sobre o efeito da distância (5, 10 e 15 cm) à fonte de energia por radiação na potência dissipada em cada sistema. Os resultados evidenciam que a temperatura de estabilização da superfície é semelhante entre configurações. Porém, a potência dissipada pela rede dendrítica é superior à dissipada pelos canais paralelos, apontando para um melhor desempenho do primeiro sistema de arrefecimento face ao segundo. Sugere-se que isso se deva à diferença no princípio de funcionamento associado ao design. No caso da configuração convencional com canais paralelos, o seu projeto depende da temperatura média do fluido circulante. A rede dendrítica não depende desse parâmetro, mas antes da geometria dos canais desde um ponto para a área a arrefecer, sugerindo que isso pode estar associado a um arrefecimento cuja temperatura final é menos sensível ao fluxo imposto.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Determinação numérica do limiar de fadiga

Palavras-chave: Alumínio,Fadiga,Fendas de fadiga

O estudo da fadiga é amplamente reconhecido como uma área de grande importância na investigação do comportamento mecânico dos materiais. O seu estudo é, geralmente, efetuado com casos onde se aplicam carregamentos simples, com amplitude constante ou espectros de amplitude variável. No estudo do fenómeno de propagação de fenda por fadiga é utilizada a relação da/dN –ΔK como padrão para a maioria dos casos analisados. No entanto o parâmetro de deslocamento de abertura de extremidade de fenda, CTOD, demonstra resultados interessantes, tornando este parâmetro potencialmente importante para a análise da fadiga. O limiar de fadiga, Klf, é geralmente determinado experimentalmente, através de uma técnica que consiste em reduzir progressivamente a gama de carga até que não exista propagação de fenda mensurável. O processo é bastante moroso, e os valores obtidos são afetados pelo fenómeno de fecho de fenda. Neste trabalho faz-se a determinação numérica de Klf com base na análise do CTOD plástico, CTODp. Esta abordagem tem duas hipóteses de base: o limiar de fadiga está ligado com a ocorrência de deformação plástica na extremidade da fenda e a deformação pode ser quantificada por CTODp. O objetivo deste trabalho é, pois, investigar o limiar de fadiga, e a sua variação com as gamas de carga aplicadas, com as propriedades do material e com o estado de tensão. A tensão de cedência é o parâmetro de material mais relevante, tendo o módulo de Young um efeito bastante menor. O aumento de K provoca uma pequena redução de Klf. Além disso, faz-se a comparação com resultados experimentais da literatura tendo-se observado uma concordância razoável.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Estudo numérico de um sistema com PCMs microencapsulados para o revestimento de fachadas verticais exteriores

Palavras-chave: 4	Comportamento térmico de edifícios,Armazenamento de energia

O objetivo deste trabalho é avaliar numericamente a transferência de calor em cavidades verticais de alumínio, de secção retangular, preenchidas com materiais de mudança de fase (PCMs) microencapsulados. Desenvolveu-se e validou-se um modelo numérico bidimensional, puramente difusivo, baseado no modelo da capacidade calorífica equivalente. O modelo numérico baseia-se no método dos volumes de controlo com uma formulação totalmente implícita, e permite simular a fusão e a solidificação do PCM sujeito a condições de fronteira variáveis. O modelo foi validado com base em resultados experimentais realizados no Departamento de Engenharia Mecânica (DEM) da Faculdade de Ciências e Tecnologias da Universidade de Coimbra (FCTUC). Após a validação, o modelo numérico foi utilizado num estudo paramétrico para avaliar o desempenho térmico de diferentes unidades de armazenamento de energia (UAE) com diferentes configurações. Estas UAE são constituídas por uma macrocápsula metálica preenchida com PCMs microencapsulados, e a sua configuração pode constituir um novo sistema para o revestimento exterior de fachadas verticais de edifícios. O estudo visou avaliar o desempenho do sistema no armazenamento e restituição de energia térmica num dia típico de Verão, para diferentes localizações, considerando diferentes espessuras e geometrias da UAE. Verificou-se que a energia armazenada/restituída pelo PCM é diretamente proporcional à espessura da unidade (volume de PCM) e inversamente proporcional ao número de alhetas. A radiação solar incidente tem um efeito notório na mudança de fase do PCM.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Análise e propostas de melhoria para o sistema de aprovisionamento de produtos de turismo da Universidade de Coimbra

Palavras-chave: Aprovisionamento,Gestão de stocks,Turismo da Universidade de Coimbra

Nos dias que correm o mercado tem-se tornado cada vez mais competitivo, trazendo a necessidade às empresas de apostar fortemente no seu sistema de aprovisionamento. O objetivo desta dissertação, passa por isso mesmo, conseguir melhorar a gestão do aprovisionamento nos produtos para venda, existente no turismo da Universidade de Coimbra (UC), de forma a ganhar uma maior organização permitindo melhores métodos de trabalho, resultados, e consecutivamente margens de lucro mais positivas. Ao longo do documento são apresentados conceitos teóricos como apoio às análises que melhor se adaptarão a cada caso. Como o turismo tem uma vasta gama de produtos, optou-se por apenas estudar as famílias de produtos que pudessem ser mais criticas para o negócio, pois para além da dimensão de dados, os períodos de tempo de análise são curtos, havendo apenas disponibilizados os dados referentes ao ano de 2015 e ao primeiro semestre de 2016. Para poder perceber quais os materiais com maior impacto financeiro e com um maior consumo anual foi utilizada a análise ABC ou de Pareto, o que, no entanto, não é suficiente para perceber o tipo de procura que os itens têm de modo a aplicar os corretos modelos de gestão de stocks. Para tal, foi então aplicada uma categorização da procura, baseada em Syntetos (2005), o que nos vai permitir então aplicar os modelos mais corretos de forma a obter os menores custos totais para o turismo e consequentemente uma correta utilização dos itens em stock. Em suma, é pretendido desenvolver as melhores práticas de trabalho de forma a corresponder às necessidades dos clientes, havendo sempre um correto dimensionamento e otimização do stock, de forma a reduzir os custos totais.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Estudo da propagação de um incêndio florestal num duplo desfiladeiro

Palavras-chave: Incêndios florestais,Fogo, propagação

Os incêndios florestais são os principais responsáveis pelos maiores desastres causados nas florestas, provocando também danos tanto a nível material, como a nível humano, devido à sua imprevisibilidade, rapidez e dificuldade de controlo. Neste trabalho foi estudada a propagação de incêndios florestais num duplo desfiladeiro, uma das situações de incêndio de mais difícil combate, que, devido ao seu comportamento eruptivo, torna este estudo fundamental para um melhor combate e compreensão, a fim de evitar danos de maior impacto. O estudo desta problemática começou primeiramente com um estudo detalhado da mesa de ensaios onde o pretendido era uma melhor compreensão do funcionamento da mesa a fim de detetar possíveis aspetos a melhorar e para a obtenção de diferentes configurações de desfiladeiro mais precisas. Esta mesa de ensaios é composta por quatro painéis distintos que nos permitem obter configurações semelhantes à topografia em situações reais. Os ensaios foram realizados em laboratório com condições controladas, onde se definiram três ângulos distintos que nos permitem obter geometricamente a topografia que se pretende simular. Dependendo da configuração escolhida foi possível criar dois desfiladeiros em simultâneo, e, formando com isso duas linhas de água secundárias. Realizados os ensaios e com os resultados obtidos, foi possível a análise detalhada das velocidades de propagação do fogo segundo a configuração do desfiladeiro e a direção tomada. Para finalizar foi feita uma comparação dos resultados a fim de se verificar quais as condições mais favoráveis a propagação do fogo e consequentemente mais perigosas para o seu combate.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
O efeito do vento e do declive em fogos de junção

Palavras-chave: Incêndios florestais,Propagação do fogo

O objetivo desta dissertação é o estudo do fenómeno do fogo de junção, um tipo de comportamento do fogo que ocorre quando duas frentes se encontram, fazendo entre si um determinado ângulo. O trabalho focou-se principalmente nos efeitos do vento e do declive na velocidade de propagação do fogo de junção. Para caracterizar os efeitos das variáveis acima referidas no fogo de junção, foram elaborados dois programas experimentais distintos: no primeiro, foram realizados vários ensaios de queima de 3 combustíveis diferentes, fazendo-se variar o ângulo de inclinação da mesa de ensaios entre 0 e 40º; no segundo, realizado no túnel de vento do CEIF, foram realizados ensaios de queima usando caruma (Pinus pinaster) e fazendo variar a velocidade do vento entre 1 e 5 m/s.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Propagação de fendas de fadiga em aços sinterizados a laser

Palavras-chave: Aço,Sinterização laser,Fendas de fadiga

Devido ao avanço tecnológico, aumentou a necessidade do fabrico de peças de geometria complexa e de prototipagem rápida. Os processos de fabrico convencionais são relativamente limitados em termos de geometria da peça, o que originou o desenvolvimento de processos por adição. Os processos de manufatura por adição (AM) permitem uma liberdade total quanto á geometria do componente, e uma rápida prototipagem uma vez que são utilizados desenhos em CAD, diretamente transferidos para a máquina em questão. O objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento mecânico á propagação por fadiga de elementos sinterizados a laser, de aço 18Ni300, mais precisamente obtenção das curvas de propagação de fenda, obtenção das constantes para aplicação da lei de Paris, determinação do limiar de fadiga, avaliação do efeito de sobrecarga e medição do fecho de fenda, para R=0, R=0,3 e R=0,6 em provetes fabricados com velocidade de laser de 200 mm/s e para R=0 para 400 mm/s. O presente estudo permitiu concluir que a razão de tensões não afeta substancialmente a velocidade de propagação. Pelo método usado para medição de fecho de fenda não foi possível detetar fecho em qualquer ensaio. A sobrecarga não provoca um efeito muito significativo no material, no entanto o efeito transitório é mais pronunciado para níveis de sobrecarga superiores. Concluiu-se também que a fenda tende a propagar-se entre camadas de sinterização.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Avaliação de medidas de eficiência energética dos sistemas de um hotel

Palavras-chave: Consumo energético,Eficiência energética,Hotelaria,Consumos em hotéis,Simulação energética de edifícios,Energy efficiency,Energy consumption,Hotels,Hotel consumptions,Building dynamic simulation

A otimização e eficiência energética são os temas na ordem do dia, cada vez mais se torna imperativo tomar extremo rigor quando o assunto é a eficiência energética. A legislação e medidas europeias são claras quanto ao objetivo que pretendem atingir: a implementação do conceito de edifícios com necessidades nulas de energia. Para isto, em Portugal já se começam a sentir os esforços feitos nesse sentido, através de atualizações na legislação regulamentar em edifícios. Esta dissertação tem como caso de estudo um hotel, situado na Ilha de S. Miguel, na Região Autónoma dos Açores. Os picos de ocupação ocorrem no mês de agosto, consequentemente sendo o mês no qual os consumos energéticos, eléctricos e de águas quentes sanitárias atingem os valores mais elevados. Através de ferramentas de simulação dinâmica como o Solterm e o Hourly Analysis Program foram propostas alternativas aos sistemas energéticos e de iluminação e a partir de metodologias para determinação de perdas térmicas e de consumos de água foram propostas medidas de correção, complementadas com uma análise económica. O objetivo de otimização de consumos foi cumprido, com análises energéticas a corresponder a diminuição de consumos e a recuperação de capital de investimento a ser realizada em períodos regulamentares e bastante interessantes do ponto de vista empresarial.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Análise e melhoria da produtividade e organização de um fornecedor da indústria automóvel

Palavras-chave: Empresas,Produtividade,Organização de empresa

O conceito de produtividade e organização tem atraído a atenção de empresas, sendo tema de discussões que são desenvolvidos desde os recintos académicos até ao interior das empresas devido à grande concorrência e à necessidade de querer fazer sempre melhor. O trabalho aqui exposto é o resultado de uma pesquisa e da avaliação das características do processo de organização do trabalho no sistema de qualidade da Simoldes Plásticos, cujo principal foco é direcionado para o aspeto organizacional propriamente dito, que se relaciona sobretudo com a questão da produtividade, eliminando tarefas desnecessárias e melhorando a qualidade do serviço prestado, baseando-se na melhoria do sistema produtivo e dos seus outputs.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Desenvolvimento de modelos para análise estrutural do quadro tubular de uma bicicleta pelo método dos elementos finitos

Palavras-chave: Bicicleta,Quadro,Simulação numérica

Atualmente, as bicicletas apresentam-se como um meio de transporte cómodo, eficiente e sustentável. O componente estrutural essencial de uma bicicleta é o quadro, que para ser validado tem que cumprir os requisitos de segurança estabelecidos pelas normas, que se traduzem por diversos ensaios que simulam os mais variados tipos de solicitações. O principal objetivo deste trabalho é averiguar a viabilidade da utilização de procedimentos numéricos para a realização dos ensaios previsto na norma ISO 4210. A análise de viabilidade toma em conta as características específicas dos ensaios, bem como os aspetos relacionados com o desempenho computacional dos programas atualmente disponíveis. Neste contexto, considerou-se como referência um quadro, cujas dimensões foram fornecidas pela empresa Triangle’s, produzido numa liga de alumínio. Neste trabalho foram construídos os modelos numéricos dos ensaios, de acordo com as imposições descritas na norma ISO 4210, com o auxílio de dois programas cujo funcionamento se dá em conjunto: o Autodesk® InventorTM, para a modelação, e o Autodesk® Simulation MechanicalTM para a análise pelo método dos elementos finitos. A construção dos modelos teve por base a interpretação cuidada da norma. A realização deste trabalho permitiu identificar um conjunto de dificuldades associadas: (i) à preparação dos ficheiros em ambiente CAD, devido à utilização de ficheiros genéricos para a definição da geometria; (ii) à geração de malha de elementos finitos, devido ao elevado número de elementos necessários para descrever corretamente os detalhes geométricos do modelo, o que resulta em tempos de computação elevados; (iii) aos requisitos de hardware, uma vez que os modelos também se caracterizam por apresentarem diferentes tipos de não linearidades, que contribuem para originar problemas de convergência. Apesar destas dificuldades, a simulação numérica do ensaio de impacto de massa em queda livre, permitiu evidenciar a importância da dimensão da forqueta e das propriedades mecânicas do material do quadro, no desempenho estrutural do quadro.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Desenvolvimento de ferramenta para avaliação do desempenho energético de chillers/bombas-de-calor para climatização

Palavras-chave: Bombas de calor,Auditoria energética a chillers,Eficiência energética em edifícios

Atualmente, no sector dos edifícios, o consumo de energia do sistema de AVAC (Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado) pode representar mais de 50% do consumo total do edifício. Neste sentido, o desempenho energético dos equipamentos mais consumidores, como é o caso dos Chillers / Bombas-de-calor, assume a maior importância, apesar das dificuldades na sua avaliação em instalações reais existentes. O trabalho que aqui se apresenta tinha como objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta informática de apoio à realização de auditorias de avaliação do desempenho energético de Chillers/Bombas-de-calor pertencentes aos sistemas de climatização instalados nos edifícios. Os trabalhos decorreram sob a forma de estágio em ambiente empresarial, enquadrado na equipa de gestão de energia da empresa Virtual Power Solutions, em parceria com a Universidade de Coimbra. A ferramenta foi desenvolvida em MS Excel + VBA e assenta na comparação do desempenho energético do equipamento instalado em ambiente real (funcionando a carga parcial ou total) com duas referências: o desempenho que este equipamento teria se fosse “novo” e o de um dos melhores equipamentos existentes no mercado. Quando aliada a outras ferramentas de simulação dinâmica permite obter estimativas de gastos anuais para os cenários considerados e assim ajudar na tomada de decisões sobre eventuais medidas de melhoria do desempenho energético dos equipamentos auditados. O tempo disponível para realizar este trabalho não permitiu que fosse viável testar a ferramenta em situação de auditoria real a Chillers / Bombas-de-calor de sistemas de climatização de edifícios. Para contornar esta limitação recorreu-se a simulações produzidas por um software de simulação dinâmica detalhada monozona, tendo-se assim criado auditorias energéticas (hipotéticas) a uma Clínica privada e a uma Escola secundária. Analisando os resultados obtidos para os dois casos selecionados para testar o comportamento da ferramenta informática desenvolvida, constatou-se a sua grande utilidade na previsão do desempenho energético dos Chillers / Bombas-de-calor auditados.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
A visão de uma PME para os desafios da normativa REACH : o caso do Cr Duro

Palavras-chave: Crómio hexavalente,Controlo de qualidade,REACH

O presente trabalho, envolvido numa componente de estágio curricular, procura explorar as implicações que o regulamento REACH irá trazer à indústria dos tratamentos de superfícies, a restrição dos compostos de Crómio hexavalente. Um objetivo preponderante é procurar perceber qual a melhor abordagem estratégica para tomar partido de uma oportunidade desta natureza. A projeção térmica, nomeadamente a tecnologia HVOF, posiciona-se cada vez mais como uma das principais alternativas diretas à substituição permanente do Crómio Duro Funcional, considerando ainda que as indústrias influenciadoras do mercado procuram uma rápida solução que prevaleça sobre as características reveladas pelas aplicações de Crómio Duro. Para complementar o objetivo proposto para esta tese, são caracterizados revestimentos de HVOF projetados na empresa, especificando o processo de caracterização e controlo de qualidade dos mesmos, por forma a entender melhor a tecnologia e os materiais e posicioná-los como alternativa coerente do Crómio Duro.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Estudo de sistemas de proteção de tripulações de veículos de combate a incêndios florestais

Palavras-chave: Incêndios florestais,Veículos de combate a incêndios,Sistema de protecção

O fogo é essencial para o equilíbrio dos ecossistemas florestais. No entanto, devido a alterações ocorridas nos regimes de fogo os incêndios florestais tornaram-se nas últimas décadas um problema em diversas regiões do globo, nomeadamente Portugal. A integridade e a segurança dos bombeiros são, atualmente, temas de extrema importância e de investigação. Os incêndios são uma realidade incontornável à escala mundial e local que muito tem vindo a marcar a vida das populações e dos agentes de prevenção e combate a fogos. Importa aqui sublinhar que este problema comporta consequências prejudiciais a nível ambiental mas também a nível pessoal, como perda de bens e valores materiais, danos físicos e psicológicos e até a possibilidade de morte. Nesta dissertação realizaram-se alguns testes em simulacro de incêndio dando a conhecer de uma maneira mais aprofundada o veículo como meio de proteção e refúgio, os perigos e os vários sistemas de proteção do bombeiro e do veículo. O objetivo deste trabalho é testar e verificar a eficácia de utilização do sistema de aspersores numa cabine de veículos utilizados pelos bombeiros, impedindo que o fogo danifique a estrutura e proteja os seus ocupantes e assim concluir se os indivíduos podem permanecer de forma sustentável no interior da cabine ou não. A água é um agente de supressão extremamente eficiente, devido ao seu elevado calor latente de vaporização, que absorve uma grande quantidade de energia dificultando a combustão. Os ensaios foram realizados no Laboratório de Estudos sobre Incêndios Florestais (LEIF) da Associação para o Desenvolvimento da Aerodinâmica Industrial (ADAI) da Universidade de Coimbra.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias