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Caraterização do stresse térmico no combate a incêndios e avaliação de sistemas de arrefecimento individual

Palavras-chave: Equipamento de protecção individual,bombeiros,Stresse térmico,Combate a incêndios

O combate a incêndios é uma actividade fisicamente exigente que, por vezes, impõe aos bombeiros situações de stresse térmico elevado que podem contribuir, directa ou indirectamente, para a morte. No desempenho da sua actividade, nomeadamente no combate a incêndios, os bombeiros devem estar munidos de Equipamento de Protecção Individual. Um equipamento de protecção individual (EPI) pode ser constituído por vários meios ou dispositivos associados de forma a proteger o seu utilizador contra um ou vários riscos simultâneos. A presente Tese de Mestrado tem como principal objectivo a caracterização do stresse térmico no combate a incêndios e a avaliação de técnicas de arrefecimento individual como forma de atenuação do stresse térmico. Procede-se a uma revisão bibliográfica fundamentalmente dedicada à análise da validade das opções técnicas a tomar na concepção do equipamento de protecção individual (EPI), nomeadamente no que se refere à legislação actualmente em vigor e à avaliação da adequação do EPI em diferentes bases de actuação. Este trabalho representa mais uma contribuição para os trabalhos de investigação actualmente em curso no Departamento de Engenharia Mecânica da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra essencialmente dedicados à caracterização detalhada da actividade dos bombeiros em diferentes domínios de intervenção. Uma parte significativa das conclusões é obtida através dos inquéritos realizados aos bombeiros do distrito de Coimbra com o objectivo de avaliar a percepção individual sobre vários aspectos relacionados com o combate a incêndios.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Comportamento à Fadiga de provetes entalhados em aço 35 CrNiMo6 submetidos a esforços combinados de torção e flexão

Palavras-chave: Aço,Aço -- fadiga

A presente tese tem como principal objectivo o estudo do comportamento à fadiga do aço 35CrNiMo6 em provetes de secção circular entalhados submetidos a carregamentos combinados de torção e flexão de amplitude. Todos os ensaios de fadiga  foram realizados para a razão de tensões igual a zero (R=0).   Uma parte significativa de estruturas e componentes mecânicos estão  sujeitos a cargas multiaxiais cíclicas, de onde poderá resultar a acumulação de dano ao  longo do tempo. Assim, é de grande interesse a avaliação da vida à fadiga no projecto  destes elementos, de modo a evitar falhas em serviço inesperadas.   Nesta tese fez-se o estudo da resposta do aço 35CrNiMo6 a vários tipos de  carregamentos multiaxiais. Pretendeu-se assim avaliar o efeito provocado pela alteração  da relação entre as tensões normal e de corte, para a mesma tensão equivalente de von  Mises na vida à fadiga. Efectuaram-se ensaios combinados de flexão / torção para  diferentes rácios de momento flector e torçor, bem como, ensaios com carregamentos  simples de torção e de flexão. Durante os ensaios efectuou-se a monitorização das zonas  de iniciação da fenda, a sua orientação e trajectória que seguiram durante a fase de  propagação. Após os ensaios as superfícies de fractura foram observadas por  microscopia electrónica de varrimento (SEM) para identificação dos micromecanismos  de iniciação e propagação de fenda.   Analisando os gráficos 2ci-N para a mesma tensão equivalente local, a  evolução do comprimento da fenda não é igual. Tal fenómeno deve-se à quantidade de  poros existentes na superfície do entalhe, o que causa a iniciação de um número diferente de fendas.     Nos modelos de previsão de vida à fadiga, surgiram duas zonas distintas.  Para este fenómeno não foi possível encontrar uma explicação plausível.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Uma estratégia de diferenciação no mercado de exportação de um azeite português

Palavras-chave: Mercado de exportação de azeite

O sector oleícola, com forte tradição no país, na qual o azeite assume em Portugal um papel muito importante tanto a nível económico como social, tem igualmente uma forte tradição de exportação para o Brasil. No trabalho de dissertação apresentado pretendeu-se contribuir com uma estratégia de diferenciação no mercado de exportação de um azeite Português de uma unidade de negócio da empresa Mathias S.A.    De entre a ampla gama de abordagens possíveis para a concretização desta  dissertação, optou-se por actuar em dois domínios:    1. A definição da unidade de negócio e os factores internos e externos a ela  associados que promovessem uma nova estratégia de diferenciação na óptica do  impreendedorismo;   2. A criação de um plano estratégico de marketing, que tomasse em conta um  processo diferenciador em relação ao mercado no qual as marcas de azeite se encontram estabelecidas e que potenciasse a sua disseminação global.      O estudo baseia-se numa óptica glocal, na qual a estratégia de marketing  apresentada se pretende iniciada num mercado de exportação com tradição e com uma boa representação em termos de reconhecimento da marca “Mondegão”, com pretensões a uma expansão global das variantes produzidas na Mathias S.A.         Palavras-chave:   Olivícola, azeite, mondegão, estratégia, plano, negócio, marketing.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Aplicação do processo de fricção linear (FSP) na  melhoria da resistência à fadiga de juntas soldadas por MIG

Palavras-chave: Juntas soldadas,Soldadura,Fadiga -- materiais

Hoje em dia, mais do que nunca a evolução tecnológica e de processos tornaram-se essenciais para o desenvolvimento e capacidade de resposta da indústria, tanto ao nível da qualidade como dos tempos de execução. Portanto, sempre que existam processos susceptíveis de melhoramento, devem ser estudados e desenvolvidos.   Neste âmbito surge o estudo de uma técnica recente, FSP, que se baseia no princípio da técnica de FSW. A FSW é uma técnica que permite a ligação de materiais no estado sólido através do calor gerado pela pressão e rotação de uma ferramenta. Por seu lado, a FSP aproveita este principio e aplica-o com o objectivo não de ligar materiais mas sim com o de melhorar as suas propriedades. Neste trabalho vai ser estudada a eventual melhoria de resistência de juntas soldadas por MIG na liga de alumínio AA6082-T651 aplicando o pós-processamento por FSP.   Com o objectivo de estudar as alterações provocadas pelo uso do pósprocessamento  serão realizadas análises metalográficas, perfis de durezas, ensaios de tracção e ensaios de fadiga a provetes obtidos em quatro condições diferentes: soldadura MIG com reforço, soldadura MIG sem reforço, soldadura MIG pós-processada com reforço e soldadura MIG pós-processada com reforço.  Para completar esta análise observou-se a superfície de fractura dos provetes de  fadiga através de microscopia óptica.   Concluiu-se que o pós-processamento por FSP trouxe melhorias na resistência à  fadiga comparativamente à soldadura MIG, sobretudo pela alteração de microestrutura e  da eventual redução de tensões residuais existentes no material.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Medição do atrito de escorregamento através da energia dissipada em sistemas vibratórios

Palavras-chave: Atrito,Vibração,Tribologia

O motivo deste trabalho consistiu no estudo das potencialidades de um novo  método, desenvolvido no Departamento de Engenharia Mecânica (DEM), para a determi- nação do coeficiente de atrito. A base do método consiste na avaliação da energia dissipada pelo atrito durante a vibração livre de um sistema mecânico, tendo como princípio de funcionamento a vibração de um pêndulo com movimento horizontal.   A determinação do coeficiente de atrito é realizada por análise inversa; ou seja,  é determinado pela comparação da curva do movimento, isto é, do gráfico deslocamento-  -tempo, obtida experimentalmente, com a equação clássica do movimento em parâmetros concentrados com um grau de liberdade, utilizando como critério de qualidade o coeficiente de correlação linear de Pearson.   Os objectivos principais desta dissertação podem resumir-se a: verificação dos  princípios e da aplicabilidade do método; validação dos resultados obtidos e identificação das limitações da técnica.   Para avaliar as potencialidades da técnica, procedeu-se à análise de vários  materiais com comportamento tribológico distinto: dois pares de materiais metal–metal;  dois pares de materiais cerâmico–cerâmico e dois pares de materiais metal–elastómero.    A validação da técnica e do procedimento de análise inversa foi realizada pela  comparação com resultados obtidos aplicando uma técnica diferente, no caso a técnica de  deslizamento unidireccional com carga crescente – Load-Scanner –, verificando-se semelhança do comportamento quer quanto aos resultados do atrito, quer no que respeita à sensibilidade à rodagem quer quanto a defeitos superficiais.   Concluiu-se que a técnica e o procedimento de análise inversa podem ser aplicados a materiais com diferentes comportamentos tribológicos; no entanto, a análise de materiais com comportamento viscoelástico requer que o modelo de análise inversa seja cuidadosamente analisado e melhorado.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Integração de Sistemas de Bombas de Calor Geotérmicas em Edifícios

Palavras-chave: Bombas de calor

A simulação de edifícios e sistemas de aquecimento está na base deste trabalho. O  edifício em estudo é a Residência Universitária Polo-II-1, com o objectivo de adaptar  utilização de “Ground Source Heat Pumps” (GSHP) para satisfazer a necessidade de  aquecimento do edifício. Para determinar a carga térmica, o edifício terá que ser  modelado no software de simulação dinâmica multizona TRNSYS  (TRaNsient SYstems Simulation).   Da mesma forma que o edifício, o sistema também é modelado no TRNSYS a fim de  obter o desempenho da GSHP a ser utilizado no edifício.   Para melhor avaliar os benefícios do sistema, vai ser preciso uma análise comparativa  da GSHP com outros sistemas normalmente utilizados para o aquecimento doméstico.    Palavras-chave: GSHP, TRNSYS, Cargas térmicas, Modelação, Edifício,  Simulação.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Superfícies Funcionais Aplicadas a Biomateriais Inteligentes

Palavras-chave: Filmes Finos,Pulverização Catódica

O estudo desenvolvido neste trabalho resulta de uma parceria entre o Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Coimbra e o Departamento de Física da Universidade do Minho, com o objectivo de tornar funcionais as superfícies de biomateriais inteligentes utilizados no fabrico de sensores para membros inferiores amputados. O sistema seleccionado foi o Ti-O, ao qual serão adicionado diferentes teores em prata de forma a não ultrapassar o valor de 20%at. Os filmes foram produzidos por recurso à técnica de Pulverização Catódica modo magnetrão em atmosfera reactiva. A metodologia utilizada recorrendo à codeposição a partir de um alvo puro de Ti e um alvo composto de Ti+Ag (5 pastilhas de prata) por variação, apenas, da potência neste último alvo e mantendo as restantes condições de deposição constantes, permitiu obter teores em prata na gama 4 - 16% at.. No estado pós-deposição, todos os revestimentos do sistema Ti-O-Ag exibiram estrutura amorfa, incluindo o que serviu de referência, TiOx. Os tratamentos térmicos posteriores, na gama 200-400ºC, visaram seleccionar a melhor temperatura e a melhor composição química, por forma a evitar a aglomeração de prata à superfície e consequentemente a toxicidade da superfície. Os resultados demonstraram diferenças a nível estrutural, morfológico e mecânico entre os filmes como depositados e após tratamento térmico. Concluiu-se que a composição em Ag favorável, face à aplicabilidade final, será até 6% at. para temperaturas não excedentes a 300ºC.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Diagnóstico de Avarias e Manutenção Condicionada do Alternador de uma Turbina a Vapor AEG por Análise dos Sinais de Vibração

Palavras-chave: Engenharia de manutenção,Alternador -- manutenção

O presente trabalho foi realizado durante um estágio profissional em engenharia de manutenção nas instalações fabris da empresa Celtejo SA. Esta empresa tem como objetivo principal a produção de pasta de papel.  O trabalho tem por base a análise de vibrações e o seu enquadramento na manutenção. Numa primeira fase, procurou-se entender o comportamento do mecanismo de produção de energia, constituído por uma turbina a vapor AEG, um redutor e um alternador. O alternador apresentava vibrações anormais, numa das direções (axial). Deste modo, procurou-se efetuar uma equilibragem do alternador numa tentativa de baixar as vibrações e assim tentar descobrir a origem das mesmas. Numa segunda fase, tentou-se compreender o sistema de monitorização do conjunto e efetuar uma proposta para um novo sistema, de modo a ser mais fácil detetar possíveis falhas futuras.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Condições Térmicas e Qualidade do Ar em Cozinhas Professionais

Palavras-chave: Cozinhas Professionais,Condições Térmicas,Qualidade do Ar

As cozinhas são espaços únicos em que são preparadas refeições, existe lavagem de equipamentos e comida é armazenada. Ao longo destes processos há uma grande geração de calor, substâncias químicas, fumo, vapor de água e odores que vão afetar o ambiente térmico e a qualidade do ar, pondo em causa as condições de trabalho dos seus profissionais. Assim, é necessário garantir a extração das substâncias e agentes químicos, bem como as elevadas cargas térmicas, gerados ao longo de todas as atividades envolvidas. Isto torna-se possível através da ventilação do espaço, extraindo o ar interior e renovando este com ar limpo novo. A ventilação poderá ser mecânica, natural ou combinada; pelo que a primeira opção será a mais correta pois torna o controlo mais fácil e fiável, garantindo uma insuflação e extração constantes. Assim é também possível garantir uma pressurização do espaço, sendo que as cozinhas se devem encontrar em subpressão, de modo a evitar a propagação do ar viciado para espaços limpos (Monteiro, V. 2009). O presente trabalho pretende avaliar as condições térmicas e qualidade do ar encontradas em três cozinhas profissionais. A avaliação de qualidade do ar é feita em parceria com a Faculdade de Farmácia para a análise das amostras de ar recolhidas. Por motivos alheios ao autor, não foi possível apresentar resultados da recolha. Para a avaliação das condições térmicas foram recolhidos dados de forma a conseguir caracterizar índices de: sensação térmica, taxa de desconforto prevista e stress térmico. Foram feitos inquéritos aos trabalhadores, de forma a obter algumas respostas subjetivas. Isto permite relacionar os resultados obtidos com a opinião, hábitos e características dos trabalhadores. A presente dissertação aborda o tema da infertilidade masculina em profissionais do ramo da restauração, associada às elevadas temperaturas. Através da revisão bibliográfica, iniciaram-se algumas observações, de forma a tentar associar este problema com os dados recolhidos na avaliação das condições térmicas nas cozinhas. O autor propõe ainda a conversão de globos negros, com diâmetros que não sigam os parâmetros das normas. Isto possibilita obter os resultados de um globo normalizado utilizando um globo de diâmetro diferente.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Estudo numérico do ensaio de dureza com indentador Knoop

Palavras-chave: Ensaio de dureza,Indentador Knoop,

Os ensaios de dureza por indentação são frequentemente utilizados na caracterização das propriedades mecânicas dos materiais. Nestes ensaios são geralmente utilizados indentadores Vickers, Berkovich e cónico. O Indentador Knoop, à semelhança do Vickers, é piramidal de base quadrangular, mas no primeiro a base é em forma de losango e no Vickers é quadrada. Assim, para o mesmo valor de carga, a indentação Knoop é menos profunda e mais alongada do que a Vickers. Este facto, torna o indentador Knoop adequado à realização de ensaios de dureza em materiais frágeis e filmes finos. Contudo, a maioria dos estudos nesta área revertem a favor dos indentadores Vickers, Berkovich e de geometria cónica, não existindo muitos estudos focados no indentador Knoop. Neste contexto, este estudo tem como objectivo conhecer em detalhe a influência das propriedades mecânicas de materiais na geometria e atributos da indentação Knoop e, inversamente, possibilitar a aplicação de um procedimento simples para avaliar as propriedades mecânicas, utilizando este indentador. Assim, é proposta e validada uma metodologia de análise dos resultados de ensaios dinâmicos de dureza (“depth-sensing indentation”), referentes ao indentador Knoop, baseada na utilizada para o indentador Vickers. Neste estudo recorre-se ao código de simulação numérica por elementos finitos, DD3IMP, desenvolvido e continuamente actualizado no Centro de Engenharia Mecânica da Universidade de Coimbra (CEMUC). A malha de elementos finitos utilizada foi previamente desenvolvida e optimizada e a modelação do indentador Knoop toma em consideração a imperfeição habitualmente existente na ponta dos indentadores reais.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Efeito do Arrefecimento Induzido em Processamento por Fricção Linear

Palavras-chave: Processamento por Fricção Linear,Arrefecimento Induzido

O Processamento por Fricção Linear (PFL) é actualmente uma aplicação genérica para alteração microestrutural, baseada nos princípios da Soldadura por Fricção Linear. O refinamento do grão obtido por este processo na zona processada depende da quantidade de calor fornecida ao processo, bem como a extensão do ciclo térmico a que o mesmo material fica sujeito após o processamento. Este trabalho teve por objectivo verificar o efeito do arrefecimento induzido por um jacto de azoto líquido no Processamento por Fricção Linear, com ferramenta de base cónica, de chapas de Cobre om 3 mm de espessura. Observou-se que com a aplicação do arrefecimento, após o processamento, é possível limitar o crescimento dos grãos recristalizados na zona processada. Contudo, este efeito só é visível para o processamento realizado com a maior relação entre a velocidade de rotação e de avanço da ferramenta. Significa isto que, este meio de arrefecimento não é adequado para o fim em vista. Observou-se por outro lado que a utilização de uma ferramenta de base estriada não só previne a formação de defeitos internos nas soldaduras, como proporciona maior dureza na zona processada.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Estudo da probalidade de ignição por focos secundários - Estudo de um conjunto de pares de partículas / leito combustível

Palavras-chave: Comportamento extremo do fogo,leito combustível,focos secundários,probabilidade de ignição

O presente trabalho desenvolve um estudo sobre o comportamento extremo do fogo, nomeadamente o que está associado aos incêndios florestais originados por focos secundários. A propagação destes incêndios caracteriza-se pela libertação de partículas em combustão (com ou sem chama), pela sua ascensão, pelo transporte devido ao vento e por fim o seu contacto com um leito combustível. Apesar de ter sido alvo de vários estudos, este fenómeno continua a apresentar uma elevada incerteza, devido à imprevisibilidade de queda das partículas e à sua evolução para incêndios de grandes dimensões. O trabalho apresentado constitui um estudo do momento em que a partícula em combustão contacta com o leito combustível, tendo como objetivo o estudo da probabilidade de ignição de leitos combustíveis por partículas em combustão. Os pares de partícula/leito combustível utilizados neste trabalho foram, a pinha de Pinus halepensis sobre folhada de Eucalyptus globulus, a casca de Eucalyptus globulus sobre folhada de Pinus halepensis e pinha de Pinus halepensis sobre palha de Avena sativa, existentes na floresta de Portuguesa. Foi ainda objetivo do presente trabalho o estudo das características físicas, químicas e térmicas de cada partícula e leito combustível utilizado, bem como o efeito do teor de humidade, tendo sido realizadas análises específicas, como análise química elementar, análise calorimétrica, TGA e DTA. Constatou-se que as características físicas das partículas e dos leitos combustíveis têm influência quer nos resultados das análises térmicas, quer na degradação de massa, e que a posição de queda da partícula é determinante na probabilidade de ignição de um leito combustível. O atraso à ignição foi dependente do teor de humidade, tendo sido mais baixo para o par casca de Eucalyptus globulus sobre folhada de Pinus halepensis.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Microgeração de Energia Elétrica Através de Exercício Físico

Palavras-chave: acionamento humano,gerar eletricidade

O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um equipamento destinado a gerar energia elétrica por acionamento humano, através da adaptação de um aparelho específico de exercício físico, com um sistema mecânico capaz de ativar um gerador. Pretende-se que a solução adotada seja económica, segura, compacta e flexível, de forma que o aparelho possa ser utilizado por adolescentes e adultos, além de ter uma função didática, na poupança e geração de energia. Para cumprir os objetivos, o sistema de transmissão do aparelho foi dimensionado para ser ativado no mínimo por um adolescente de 55 kg, de forma a gerar uma potência mecânica de 250 W. No dimensionamento elétrico não foi possível atingir a potência desejada, devido à escolha de componentes elétricos standard. A seleção e aplicação destes, implicou a diminuição da potência elétrica para 120 W. Este equipamento funciona em conformidade com os requisitos das normas portuguesas de segurança aplicadas aos aparelhos de treino fixo. Terminada a análise conceptual do aparelho, conclui-se que a energia humana transformada em energia elétrica renovável é viável apresentando contudo, valores de retorno económico baixos.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Estudo do Impacto a Baixa Velocidade em Compósitos Epóxi/Fibra de Vidro Nanoreforçados

Palavras-chave: Compósito,fibra de vidro

O uso de componentes leves e resistentes é uma mais-valia actualmente, à medida que o mundo se torna mais rápido. Cada vez mais a necessidade de reduzir a massa em veículos, componentes desportivos, indústria aeroespacial, etc. passa pela adopção de peças e estruturas em materiais compósitos laminados de matriz polimérica. Estes materiais são excepcionalmente resistentes atendendo ao seu peso mas as suas propriedades transversais ao plano, resultado da sua elevada anisotropia, são substancialmente mais baixas, tornando-se um motivo de investigação principalmente quando estes compósitos estão sujeitos a impactos. O impacto pode ocorrer a alta velocidade, habitualmente associado a impactos balísticos, criando um dano bastante localizado e perceptível ou pode ocorrer a baixa velocidade, estado habitualmente associado a quedas dos próprios componentes ou de ferramentas, que cria um dano muitas vezes invisível à vista desarmada mas que é geralmente maior e mais prejudicial que o dano a elevada velocidade. Assim, existe a necessidade de se conseguir um reforço que melhore as propriedades transversais, principalmente no que diz respeito ao impacto. Uma solução cada vez mais frequente é a dispersão de partículas de nanotubos de carbono ou de nanoargilas nos compósitos, na tentativa de reduzir a formação de fendas ou de evitar a sua propagação. Este trabalho pretende estudar o comportamento, vantagens e desvantagens do uso destas partículas como nanoreforços em placas de fibra de vidro em matriz epóxi sujeitas a impacto de baixa velocidade.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias