ISEL - Eng. Mecan. - Dissertações de Mestrado
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- 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.
- Algoritmo do modelo teórico para o compressor ideal de refrigeraçãoPublication . Nunes, Henrique Martins; Rodrigues, Filipe Martins; Duarte, Gonçalo Nuno de OliveiraA refrigeração está presente em quase todas as áreas que integram a sociedade, quer de uma forma simples, como é o caso dos pequenos eletrodomésticos, quer de uma forma mais complexa, como os grandes entrepostos de pescado. Num mercado cada vez mais competitivo e exigente, surge a necessidade de aperfeiçoar todos os componentes do ciclo de refrigeração, sendo o compressor uma peça fulcral no desempenho do ciclo, incindindo sobre este componente que os principais objetivos deste trabalho. Tendo em conta as diversas alterações à utilização dos fluidos frigorigéneos decorrentes da aplicação do Regulamento nº 514/2014 do Parlamento Europeu, neste trabalho é proposto um algoritmo que permite através de alguns parâmetros de entrada estimar o desempenho do compressor, num determinado regime de trabalho. Numa primeira fase foi desenvolvido um modelo termodinâmico para o compressor de frio, tendo por base as equações inerentes ao processo de compressão de vapor saturado e que identificam o ciclo frigorífico. Foi ainda realizada uma análise de sensibilidade que possibilitou a definição do modelo para o compressor ideal de refrigeração, sendo o objetivo o cálculo do desempenho que caracteriza o comportamento do compressor, de modo a fazer uma comparação direta entre um modelo real do fabricante e o respetivo modelo teórico equivalente, para diferentes tipos de compressores alternativos e para diferentes regimes de aplicação. Tendo em conta as diretivas europeias e a consequente renovação dos fluidos frigorigéneos imposta pelo Parlamento Europeu, foi posteriormente realizada numa segunda fase, uma previsão do desempenho dos compressores estudados para novos fluidos frigorigéneos em relação ao trabalho de compressão, à capacidade frigorífica e ao COP. Na análise efetuada comprovou-se que a utilização de fluidos com um menor PAG (Potencial de Aquecimento Global), é bastante benéfica para o meio ambiente e que o seu impacto no desempenho do compressor pode até ser positivo.
- Analisador de vibrações de dois canais baseado em computadorPublication . Pires, Bruno Miguel Rocha; Sampaio, Rui Pedro ChedasO presente trabalho teve como principal objectivo o desenvolvimento de um analisador de vibrações de dois canais baseado em computador, para a realização de diagnóstico no âmbito do controlo de condição de máquinas. Foi desenvolvida uma aplicação num computador comum, no software LabVIEW, que através de transdutores de aceleração do tipo MEMS conectados via USB, faz a recolha de dados de vibração e procede ao seu processamento e apresentação ao utilizador. As ferramentas utilizadas para o processamento de dados são ferramentas comuns encontradas em vários analisadores de vibrações disponíveis no mercado. Estas podem ser: gráficos de espectro de frequência, sinal no tempo, cascata ou valores de nível global de vibração, entre outras. Apesar do analisador desenvolvido não apresentar inovação nas ferramentas de análise adoptadas, este pretende ser distinguido pelo baixo custo, simplicidade e carácter didáctico. Este trabalho vem evidenciar as vantagens, desvantagens e potencialidades de um analisador desta natureza. São tiradas algumas conclusões quanto à sua capacidade de diagnóstico de avarias, capacidades como ferramenta didáctica, sensores utilizados e linguagem de programação escolhida. Como conclusões principais, o trabalho revela que os sensores escolhidos não são os indicados para efectuar o diagnóstico de avarias em ambiente industrial, contudo são ideais para tornar este analisador numa boa ferramenta didáctica e de treino.
- Análise comparada de evaporadores de expansão directa e inundadosPublication . Neto, Rui Miguel da Silva; Guerra, António Manuel Matos; Santos, Francisco Manuel Gonçalves dosPretende-se com este trabalho de Mestrado, efectuar uma análise comparada entre evaporadores de expansão directa e inundados, e efectuar uma comparação entre o funcionamento de uma instalação frigorífica directa e indirecta, para conservar produtos alimentares perecíveis, nomeadamente pescado congelado. O presente trabalho inicia-se com a definição dos principais objectivos que uma unidade frigorífica terá para a implementação de um sistema de expansão directa e para um sistema de expansão indirecta. Neste projecto é importante conhecer toda a envolvência que existe para o dimensionamento de uma câmara frigorífica de congelados e como tal, será efectuada uma análise sobre os efeitos e impactos de transferência de calor, bem como uma comparação entre os fluidos adoptados quer para o sistema directo (R404A), quer para o sistema inundado (R717) e efectuar também uma comparação entre as principais diferenças entre estes sistemas, através dos seus métodos de alimentação. Na parte final do presente trabalho, será efectuado um balanço energético das instalações, a nível termodinâmico e comparar as suas eficiências, uma vez que, é um factor muito importante para o dimensionamento e projecto de uma instalação frigorífica. Por fim, será efectuado um estudo comparativo entre os dois sistemas apresentados, por forma a concluir qual a melhor solução encontrada.
- Análise comparativa de custos de operação de autocarros urbanosPublication . Gonçalves, Joana Brandão Pires Terras; Gonçalves, Gonçalo Nuno AntunesEsta dissertação desenvolve uma análise comparativa entre os custos de operação dos diversos segmentos de frota dos autocarros de uma das principais empresas de transportes rodoviários de Lisboa, focando-se nos custos de manutenção de recondicionamento geral e de rotáveis, consumos de combustível e de óleo de motor, mas também em distâncias percorridas, taxas de avaria e taxas de imobilização. É também efetuado um balanço das emissões poluentes de Monóxido de Carbono, Hidrocarbonetos Não Queimados, Óxidos de Azoto e Partículas, e do gás com efeito de estufa Dióxido de Carbono. A informação tratada refere-se à atividade de várias tipologias de autocarros urbanos (standard, articulado, médio e mini) de duas tecnologias de propulsão, Diesel e Gás Natural Comprimido, entre os anos de 2000 e 2019. O termo de comparação utilizado, o segmento, permitiu perceber que, mesmo dentro da mesma tecnologia, os resultados obtidos não são homogéneos. A implementação de tecnologias alternativas ao Diesel poderá enfrentar problemas logísticos. Os custos de manutenção aumentam com a idade dos respetivos veículos e não são homogéneos na mesma tecnologia e na mesma tipologia. O impacto ambiental é muito influenciado pela idade dos segmentos constituintes da frota. A comparação de tecnologias de diferentes combustíveis carece de uma unidade comparável e deve ser evitada a utilização de valores absolutos. Esta dissertação oferece informação que não estava previamente organizada e que poderá ser incluída em Análises de Ciclo de Vida mais completas ou poderá servir de termo de comparação para cenários futuros da frota.
- Análise comparativa de diferentes tipos de sistemas de climatização e respectivas centrais de produção de água gelada e quente num hotelPublication . Moura, José Luís Mourato MorgadoA garantia do futuro da vida como a conhecemos, bem como de um hotel está, e será baseada no seu desenvolvimento sustentável, a racionalização dos recursos naturais, a gestão da energia e da água, minimizando o impacto que a sua actividade tem sobre o meio ambiente. A gestão da energia, gestão da água e a reciclagem serão cada vez mais, os vectores principais de todos os projectos, na sua concepção e na fase de exploração. A equipa que gere uma unidade hoteleira deverá ter sempre presente o custo energético por quarto, deve procurar optimizar o consumo energético, sem afectar o bem-estar do cliente, deve respeitar o meio ambiente, deve ter em consideração, que cada vez mais o cliente irá seleccionar o hotel, não só pelo preço, mas também pelo facto do hotel, respeitar o meio ambiente. Na fase de um novo projecto ou da modernização de uma unidade hoteleira, engenheiros, arquitectos, gestores, técnicos, devem partilhar o conhecimento e desenvolvimento do projecto desde o primeiro dia. No presente trabalho é feita a análise comparativa de diferentes tipos de sistemas de climatização e respectivas centrais de produção de água gelada e quente num hotel, seleccionar soluções, e guiar diferentes entidades, promotor de hotéis, donos de hotéis, arquitectos, empresas de fiscalização, projectistas e instaladores, gestor de exploração, gestor de manutenção. Utilizando o modelo de arquitectura de um hotel existente, onze pisos, com três pisos de zonas comuns, restaurantes, salas de reunião e sete pisos de quartos, com 182 quartos, com o software de origem nos E.U.A., Hourly Air Analysis Program, na versão 4.5, e que utiliza o método de cálculo da American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers,, foi efectuado o cálculo de carga térmicas, identificação e caracterização dos sistemas de climatização a estudar , definição de possíveis tipos de centrais de água gelada e quente, simulação energética dos vários sistemas definidos e respectivas tipos de solução de hotéis. Através das simulações efectuadas e através da previsão de consumos pode-se identificar as soluções que apresentam melhor eficiência e as mais amigas do ambiente.
- Análise comparativa de sistemas de AVAC aplicados em salas de imagiologia e exames invasivosPublication . Cardoso, Ricardo ViegasO presente trabalho pretende analisar e evidenciar as diferenças encontradas nas soluções de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) de diferentes salas de imagiologia e exames invasivos, resultantes da regulamentação aplicável, tendo em conta a especificidade dos exames realizados e dos respetivos equipamentos. As salas de imagiologia e exames invasivos, considerados neste estudo foram: Raio X, Tomografia Computorizada, Câmara Gama, Ecografia, Endoscopia, Ressonância Magnética e Angiografia. Além dos espaços enunciados anteriormente, foi contemplado no mesmo edifício outros compartimentos adjacentes e necessários ao serviço prestado em cada um dos exames. As normas, diretivas e recomendações aplicadas em Portugal, para a realização de um projeto de AVAC em salas com esta especificidade variam consoante a unidade seja pública ou privada. Foi modelado um edifício representativo de uma unidade de imagiologia que engloba todas as salas de exames referidas anteriormente e os respetivos compartimentos adjacentes. O edifício foi caracterizado relativamente às condições exteriores, às envolventes construtivas e às cargas internas. Adicionalmente, foram quantificadas as cargas térmicas associadas ao funcionamento do edifício e os caudais de ar novo mínimos. Os equipamentos para cada uma das unidades (pública e privada) foram dimensionados de acordo com a regulamentação aplicável a cada um dos casos. Realizou-se uma simulação energética com a finalidade de comparar os consumos energéticos e custos associados a cada uma das situações. Verificou-se que entre a unidade privada e a pública a diferença nas potências de aquecimento e arrefecimento é de 26,8 kW e 5,1 kW, respetivamente. Os consumos obtidos foram superiores na unidade privada, totalizando 406 013 kWh/ano, enquanto na unidade pública totalizaram 391 525 kWh/ano. A unidade privada apresentou um custo de operação anual de 67 418,5 € enquanto que a unidade pública apresentou 65 012,7€.