ISEL - Engenharia Mecânica
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- 2019 world of shipping Portugal. An international research conference on maritime affairs editorial “Leading the shipping industry into the future”Publication . Paixão Casaca, Ana Cristina; Loja, M.A.R.Background, the context and purpose of the study: The current Editorial addresses the evolutionary path of the shipping industry. It mentions its role throughout the years, identifies the leading market segments, refers to the different operational modes due to the inherent nature of the cargoes they carry and lists some trends that appear to have been shaping the maritime industry. Within the scope of this background, the Editorial claims that all maritime market segments face the same future challenges and lists a range of international legislation released by the International Maritime Organisation which industry players must comply with. Findings, the main results: Not/aplicable. Conclusions, brief summary and potential implications: The Editorial concludes by stating that the maritime industry will benefit from the implementation of innovative solutions and further claims that wrong decisions will have severe impacts on the finances of the shipping companies and the environment. Moreover, it presents in a brief way the papers published in this Special Issue, which were selected among the ones presented at the 2019 World of Shipping Portugal, an International Research Conference on Maritime Affairs, 21–22 November 2019, that took place at Hotel Riviera, in Carcavelos, Portugal.
- 2021 World of shipping Portugal: an international research conference on maritime afairs editorialPublication . Paixão Casaca, Ana Cristina; Loja, M.A.R.Currently, the shipping industry is at a crossroads. Although it has overcome numerous technological barriers and fnance and economic crises over the years, the industry is facing its most prominent challenge, which rests on fnding the most feasible solutions to deal with industry decarbonisation until 2050. Within this scope, the current Editorial addresses the issue of sulphur emissions that the industry faced with the entrance of the sulphur regulation on 1 January 2020 and draws attention to the road that the industry players need to cover to decarbonise the shipping industry. Innovative measures like the Poseidon Principles or the Sea Cargo Charter are in place, and industry players are coming together to fnd feasible solutions. Within this regulatory environment, the shipping industry also had to deal with the COVID-19 Pandemic. However, some market segments, such as the container and dry bulk ones, have managed to survive, which is not the case with the tanker market. Altogether, these events draw the industry to deal with the market, technology, and regulatory challenges and risks whose outcome is yet to be seen. The Editorial concludes by presenting briefy the papers published in this Special Issue, which were selected among the ones presented at the 2021 World of Shipping Portugal, an international research conference on maritime afairs, 28–29 January 2021, that took place online from Portugal to the World due to the Covid-19 pandemic.
- 2D PCA-Based localization for mobile robots in unstructured environmentsPublication . Carreira, Fernando; Christo, C.; Valerio, D.; Ramalho, M.; Cardeira, C.; Calado, João Manuel Ferreira; Oliveira, P.In this paper a new PCA-based positioning sensor and localization system for mobile robots to operate in unstructured environments (e. g. industry, services, domestic ...) is proposed and experimentally validated. The inexpensive positioning system resorts to principal component analysis (PCA) of images acquired by a video camera installed onboard, looking upwards to the ceiling. This solution has the advantage of avoiding the need of selecting and extracting features. The principal components of the acquired images are compared with previously registered images, stored in a reduced onboard image database, and the position measured is fused with odometry data. The optimal estimates of position and slippage are provided by Kalman filters, with global stable error dynamics. The experimental validation reported in this work focuses on the results of a set of experiments carried out in a real environment, where the robot travels along a lawn-mower trajectory. A small position error estimate with bounded co-variance was always observed, for arbitrarily long experiments, and slippage was estimated accurately in real time.
- 3D nickel foams with controlled morphologies for hydrogen evolution reaction in highly alkaline mediaPublication . Siwek, K. I.; Eugénio, S.; Santos, Diogo; Moura E Silva, Teresa; MONTEMOR, FATIMAWater electrolysis is the cleanest method for hydrogen production, and can be 100% green when renewable energy is used as electricity source. When the hydrogen evolution reaction (HER) is carried out in alkaline media, nickel (Ni) is a low cost catalyst and an interesting alternative to platinum. Still, its performance has to be enhanced to meet the high efficiency of the nobler metals, an objective that requires further tailoring of the surface area and morphology of Ni-based electrode materials. Unlike commercially available porous Ni, these features can be easily controlled via electrodeposition, a one-step process, taking advantage of the dynamic hydrogen bubble template (DHBT). Generally, changes in surface porosity and morphology have been mainly achieved by altering the main parameters, such as the current density or the deposition time. However, very scarce work has been done on the role of supporting electrolyte (i.e., its concentration and composition) in tailoring the foam features and consequently their catalytic activity. Hence, this approach paves the way to optimum design of metallic foam structures that can be obtained only with modifications in the electrolytic bath. In this work, 3D Ni foams are obtained from different composition baths by galvanostatic electrodeposition in the hydrogen evolution regime on stainless steel current collectors. Their porosity and morphology are analysed by optical microscopy and SEM. The electrochemical performance is evaluated by cyclic voltammetry, while catalytic activity towards HER and materials' stability in 8 M KOH are tested using polarisation curves and chronoamperometry measurements, respectively. The recorded high currents and extended stability of the Ni foams with dendritic morphology demonstrate its outstanding performance, making it an attractive cathode material for HER in highly alkaline media. (C) 2018 Hydrogen Energy Publications LLC. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.
- 3D printing of abdominal immobilization masks for therapeutics: dosimetric, mechanical and financial analysisPublication . Duarte, Jessica; Loja, M.A.R.; Portal, Ricardo; Vieira, Lina OliveiraMolding immobilization masks is a time-consuming process, strongly dependent on the healthcare professional, and potentially uncomfortable for the patient. Thus, an alternative sustainable automated production process is proposed for abdominal masks, using fused deposition modelling (FDM) 3D printing with polylactic acid (PLA). Radiological properties of PLA were evaluated by submitting a set of PLA plates to photon beam radiation, while estimations of their mechanical characteristics were assessed through numerical simulation. Based on the obtained results, the abdominal mask was 3D printed and process costs and times were analyzed. The plates revealed dose transmissions similar to the conventional mask at all energies, and mechanical deformation guarantees the required immobilization, with a 66% final cost reduction. PLA proved to be an excellent material for this purpose. Despite the increase in labour costs, a significant reduction in material costs is observed with the proposed process. However, the time results are not favorable, mainly due to the printing technique used in this study.
- 5th international conference on quality innovation and sustainability (ICQIS 2024): theory and applications (abstract book)Publication . Morgado, Teresa; Galvão, Ivan; Abreu, António; Calado, João Manuel Ferreira; Sá, JoséThe conference themes, which address novel and advanced topics on Sustainability, Quality, and Innovation, focused on eight Special Sessions, namely, "Circular Economy and Waste Management – New Approaches, Innovative Technologies, and Business Models", "Failure Prevents: Reliability, Proactivity and Practice, "Lean, TRIZ methodologies Applied to Sustainability Management", "Modelling and Simulation: A way to promote system resilience and sustainability management", "Quality 4.0 and innovations in the digital era", "Recent Advances in Manufacturing", "Sustainability energy" and "Lean Sustainability". The conference also included the workshop "Brick by Brick: Exploring the Future of Quality Management through Serious Gaming" and an Open Forum on "Quality, Innovation and Sustainability Challenges and Opportunities" where an expert panel of many years of collective and active researchers and managers addressed the issue of balancing the activities of businesses, management, and engineering within the enterprises and institutions. The ICQIS2024 organizers believe that the meeting offered our delegates a forum for discussion and dissemination of their recent work in assessing the Sustainability, Quality, and Innovation of engineering and business services and promoting the exchange of ideas and international cooperation among scientists, managers, and engineers in this vital field of engineering and business.
- Acção do vento em edifícios altosPublication . Vieira, Caetano Manuel Martins; Silva, Fernando Marques da; Carvalho, Isabel Simões deA acção do vento é um dos factores mais importantes a considerar na análise do comportamento de estruturas de grandes dimensões e elevada flexibilidade. Numa construção, a eficácia, a segurança e os custos da construção, são factores que estão directamente relacionados com a exactidão dos cálculos do projecto, devendo a acção do vento ser objecto de uma avaliação detalhada. O quadro de Países da Comunidade Europeia criou o eurocódigo (procedimento simplificado e determinístico) que é aplicado a todos os Países membro. Em edíficios, cuja altura supere em duas vezes o valor da largura, o código sugere a divisão da altura do edifício em três zonas, sendo a zona central subdividida em bandas. O código não define o número de bandas, ou as respetivas alturas, a considerar para a realização do cálculo da zona central. Pretende-se com este trabalho contribuir para o esclarecimento do número e dimensão dessas bandas horizontais (hstrip), a adoptar no cálculo. Como objecto do estudo são utilizados edifícios, com diferentes alturas, geometrias e características estruturais. Como ferramenta é utilizada a metodologia do código, tendo sido elaborada uma folha de cálculo para o processamento de dados. Conseguiu-se assim representar o perfil do desvio percentual em relação ao valor óptimo, em função do número de faixas horizontais pretendido para realizar cálculo.
- Acompanhamento e análise da degradação em componentes mecânicosPublication . Duarte, Arnaldo Mateus SimõesA inovação e o desenvolvimento tecnológico obrigam os fabricantes a uma intensa competição global, face a uma redução no ciclo de desenvolvimento dos produtos e a rigorosos constrangimentos de custos, ao mesmo tempo que enfrentam consumidores mais exigentes, que procuram produtos de Qualidade. A Fiabilidade do bem é um aspecto marcante dessa Qualidade. Tradicionalmente o acesso a essa fiabilidade é baseado em testes de vida, normalmente acelerados. Todavia, para produtos altamente fiáveis, pouca informação a respeito da sua fiabilidade é fornecida por via dos testes de vida, nos quais poucas ou nenhumas falhas são observadas. Perante este cenário, a análise de degradação surge como uma técnica alternativa atractiva aos clássicos métodos de estudo da fiabilidade, apresentando como grande vantagem o facto de não ser necessário que nenhuma falha ocorra para se obter informação sobre a fiabilidade do bem, beneficiando ainda de uma redução no tempo de duração dos testes. Este trabalho começa por abordar os fundamentos da teoria da fiabilidade, e sua aplicação ao ciclo de vida dos componentes, fazendo alusão aos modelos de fiabilidade, ou distribuições de vida que mais usualmente se ajustam as várias fases de vida de um bem, nomeadamente a distribuição Exponencial, Normal e com particular destaque à versátil distribuição de Weibull. De seguida é feita a abordagem à análise de degradação dos componentes como uma técnica útil para estimar a fiabilidade de um bem, e neste contexto é feita a abordagem de uma metodologia de análise da degradação com base na monitorização da condição dos componentes. Quando um bem está sujeito a um processo de degradação, onde se pode fixar um valor limite para a característica que está a ser medida, pode-se recolher uma série de dados relativos ao processo em causa, servindo estes para ajustar um modelo matemático de degradação, que por extrapolação da curva de degradação permitem estimar o tempo até à falha, e por consequência o tempo de vida útil restante.O trabalho enquadra ainda a análise da degradação dos componentes numa perspectiva de apoio à estratégia de manutenção, no domínio da manutenção condicionada, e em particular no quadro da manutenção preditiva, tendo por objectivo fazer a optimização do programa de manutenção a aplicar, de forma a minimizar os custos globais da função manutenção. Nesta vertente são também considerados os intervalos P-F para monitorizar a evolução do estado de falha, em que é necessário definir o valor do parâmetro analisado para o qual se considere o início do processo de falha e o correspondente valor de falha efectiva. É apresentado um estudo prático com a colaboração duma prestigiada empresa de comercialização e distribuição de veículos pesados, focalizado num modelo de camião específico comercializado por essa marca. O estudo está direccionado para o sistema de travagem do veículo, mais concretamente a um dos seus componentes mecânicos, as pastilhas de travão. Este componente tem associado o mecanismo de degradação conhecido por desgaste. A medição do parâmetro de desgaste será feita por meio da técnica de simulação de valores, tendo no entanto em consideração, uma base de dados restrita de valores reais. O estudo de fiabilidade deste componente tem por objectivo fundamental estimar o tempo de Vida Útil Restante (“Residual Useful Life, RUL”) para as pastilhas, ou seja, até que se atinja o valor limite admissível (considerado como falha). Para os cálculos foi utilizado o programa informático denominado Weibull ++7. O caso de estudo permitiu determinar para situações particulares a relação entre o desgaste e a distância percorrida, estimando-se desta forma a vida restante (em distância), até ao momento em que o componente atinge o limite de desgaste considerado admissível. O grande potencial de estudo futuro passa pela elaboração de um modelo (com base em dados reais de exploração), que contemple os principais factores de influência, e que duma forma expedita permita a gestores de frota, fabricantes ou responsáveis da marca fazer a análise da fiabilidade do componente, tendo em conta uma situação específica de exploração. O conhecimento da fiabilidade das pastilhas pode levar à optimização da exploração do veiculo, por meio de um planeamento estratégico da sua manutenção,nomeadamente ao nível do aprovisionamento, na programação das intervenções, e em particular quanto à vida útil restante para as pastilhas.
- Acompanhamento e caracterização do desempenho de uma UTA baseada em tecnologia DEC assistida por energia solarPublication . Macau, João Carlos dos SantosNeste trabalho referiremos em particular a tecnologia do arrefecimento evaporativo com desumidificação prévia por exsicantes e far-se-á a apresentação da Unidade de Demonstração instalada no INETI (Instituto Nacional de Engenharia Tecnologia e Inovação) que faz uso dessa tecnologia que recorre a um sistema de captação de energia solar do tipo CPC (Colectores Parabólicos Compostos). Em funcionamento desde 1999, este sistema já sofreu várias alterações que serão referidas, realçando-se as que tiveram lugar mais recentemente, e serão apresentados alguns resultados entretanto obtidos. O funcionamento de todo o sistema foi acompanhado de perto, possibilitando assim, uma melhor compreensão do funcionamento do mesmo e, no caso de surgirem anomalias, actuar de imediato na tentativa de resolução. Para além da descrição dos componentes principais, modos de operação e alterações introduzidas, neste trabalho são apresentados e analisados os resultados obtidos nesta nova fase de funcionamento da UTA, após introdução de um humidificador na conduta de insuflação. Concluí-se que para períodos que antecedem e procedem o pico do Verão, esta unidade executa a sua função na perfeição apresentando valores de eficiência energética bastante favoráveis. Ao longo da estação fria, a captação de energia por parte dos colectores solares, possibilita o aquecimento dos espaços a climatizar.
- Acompanhamento e estudo dos processos de injeção, extrusão e sopro na empresa LogoplastePublication . Duarte, João David Rosa; Mendes, Mário José Gonçalves Cavaco; Fera, Bruno Ildefonso RochaSem que se perceba, as embalagens rígidas de plástico têm um papel impactante na sociedade moderna, uma vez que são utilizadas diariamente para os mais variadíssimos fins. A indústria alimentar, por exemplo, utiliza em grande escala este tipo de embalagens devido às capacidades de produção possíveis de atingir, baixo custo e propriedades químicas e mecânicas. O presente volume, retrata o acompanhamento e estudo dos principais processos de fabrico de embalagens rígidas de plástico da empresa Logoplaste, nomeadamente o processo de estiramento-sopro, extrusão-sopro e injeção. Durante a descrição dos três processos, serão mencionados aspetos, quanto aos fundamentos teóricos do processo em si, assim como o funcionamento dos equipamentos associados a cada tecnologia. Para a recolha e elaboração deste trabalho, o autor acompanhou o dia-a-dia da unidade de produção e participou nas atividades necessárias para concretizar o produto final. Também enunciados estão alguns trabalhos de melhoria implementados nas unidades de produção, que tiveram como objetivo aumentar a poupança energética das instalações, melhorar a qualidade de vida dos trabalhadores e, indiretamente, a qualidade do produto final.