Modelação e análise de um sistema flexível de produção

A modelação dos sistemas industriais apresenta para as organizações uma vantagem estratégica no domínio do estudo dos seus processos produtivos. Através da modelação será possível aumentar o conhecimento sobre os sistemas podendo permitir, quando possível, melhorias na gestão e planeamento da produção. Este conhecimento poderá permitir também um aumento da eficiência dos processos produtivos, através da melhoria ou eliminação das principais perdas detetadas no processo. Este trabalho tem como principal objetivo o desenvolvimento e validação de uma ferramenta de modelação, previsão e análise para sistemas produtivos industriais, tendo em vista o aumento do conhecimento sobre estes. Para a execução e desenvolvimento deste trabalho, foram utilizadas e desenvolvidas várias ferramentas, conceitos, metodologias e fundamentos teóricos conhecidos da bibliografia, como OEE (Overall Equipment Effectiveness), RdP (Redes de Petri), Séries Temporais, Kmeans, ou SPC (Statistical Process Control). A ferramenta de modelação, previsão e análise desenvolvida e descrita neste trabalho, mostrou-se capaz de auxiliar na deteção e interpretação das causas que influenciam os resultados do sistema produtivo e originam perdas, demonstrando as vantagens esperadas. Estes resultados foram baseados em dados reais de um sistema produtivo.

Modelação térmica e hidrodinâmica de condensadores para aplicação em sistema de recuperação de energia térmica de veículos automóveis

A recuperação da energia térmica do escape afigura-se como uma vertente com importância relevante para o aumento da eficiência energética dos motores de combustão interna, tendo benefícios em termos económicos e ambientais. O presente trabalho centra-se no estudo e dimensionamento do condensador a integrar num sistema de ciclo de Rankine, tendo-se optado pela seleção de um permutador de placas do tipo “chevron”. O permutador para efeitos de cálculo é dividido em três zonas distintas: i) pré-arrefecedor; ii) condensador e iii) sub-arrefecedor. O presente estudo apresenta uma revisão bibliográfica alargada para o coeficiente de transferência de calor por convecção e perda de carga associada ao escoamento. Para cada zona do permutador são utilizados três fluidos de trabalho distintos: água, etanol e R245fa. Para o fluido refrigerante considerou-se água. Tendo em conta a revisão bibliográfica efetuada, foram implementados modelos para a perda de carga e para a transferência de calor no permutador, atendendo à seleção do fluido de trabalho e ao fluido refrigerante. Os resultados obtidos permitiram verificar que a utilização do fluido de trabalho água, conduz a um condensador mais compacto. Por último é efetuada a otimização do sistema, mediante alteração da temperatura de funcionamento do permutador. Os resultados permitiram verificar a diminuição da temperatura de saída do fluido refrigerante possibilita: i) uma redução do volume do permutador; ii) uma diminuição da perda de carga associada.

Desenho e Análise de Processo de Candidatura ao P.2020: estudo de caso via CTC/GP, do IPL

Melhorar o desempenho organizacional, através do (re)desenho dos processos de negócios, é uma premente e desafiadora questão para promover a eficiência e eficácia organizacional. O presente trabalho aborda a Gestão de Processos de Negócio e conceitos que lhe estão subjacente, enquanto ferramenta ao dispor da gestão para planear, modelar, executar, analisar, controlar e melhorar o operacional do processo. Para tal, recorreu-se a um estudo de caso, realizado no Centro de Transferência e Valorização de Conhecimento e Gabinete de Projetos (CTC/GP), do Instituto Politécnico de Leiria (IPL), referente ao processo de candidatura de projetos em co-promoção, no novo quadro comunitário. A escolha deste estudo de caso prendeu-se com o facto de o CTC/GP ser uma unidade orgânica do IPL que, entre outras atividades, articula a academia com o tecido empresarial da região de Leiria, contribuindo para a criação de uma economia de valor acrescentado, suportada por produtos exportáveis e competitivos ao nível da qualidade. Por outro lado, o processo de candidatura de projetos em co-promoção é um processo de grande rendibilidade para o instituto. A grande contribuição deste trabalho foi, por um lado, munir a equipa de um fluxograma do supra citado processo, numa ferramenta de fácil utilização e premiável às mudanças de paradigma e, por outro, apresentar várias questões de partida para investigações futuras.

Desafios 2012: a noção de número racional em alunos do 4º ano de escolaridade

Com este estudo pretendi perceber as estratégias e dificuldades que persistem em alunos que supostamente terão sido alvo de um trabalho com números racionais nos primeiros anos de escolaridade, mais concretamente perceber a noção de partilha equitativa, bem como de comparação de frações dos referidos alunos. Decorre do referido objetivo as seguintes questões de investigação: (1) Que estratégias e dificuldades apresentam os alunos na resolução de situações de partilha equitativa? (2) Que estratégias e dificuldades apresentam os alunos na comparação de números racionais? Para atingir o objetivo pretendido recorri a uma investigação de cariz interpretativo, abordagem essencialmente qualitativa e pesquisa documental, pelo que analisei as provas de Matemática realizadas por 1330 alunos de 21 agrupamentos do Distrito de Leiria, no âmbito do concurso “DESAFIOS 2012”, mais concretamente as respostas dadas a uma tarefa relativa aos números racionais. De salientar que os alunos que participaram no concurso “DESAFIOS 2012”, frequentaram o 1.º ciclo do ensino básico, já no âmbito da entrada em vigor do Programade Matemática do Ensino Básico - PMEB (ME, 2007). Os resultados levam a concluir que uma das estratégias mais usada é o recurso à modelação da tarefa para a partilha equitativa das sandes, bem como formas intuitivas de pensamento para a comparação de frações. As dificuldades prendem-se essencialmente com a modelação da tarefa e identificação das quantidades envolvidas, bem como o recurso ao pensamento diferencial para a comparação das frações.

Moldes de injeção com desenroscamento automático: casos de estudo

O fabrico de componentes em plástico pode apresentar várias vantagens relativamente aos materiais metálicos e cerâmicos. Podem ser processados em quantidades relativamente elevadas e a baixo custo, no entanto, estes componentes em plástico têm baixa resistência e são sensíveis à temperatura. O desenvolvimento e o fabrico de moldes de injeção é uma área importante em que são utilizados softwares de modelação e simulação, bem como, tecnologias avançadas de fabrico (equipamentos de 5 eixos de alta velocidade, tanto de maquinação como de electroerosão) e tecnologias convencionais de maquinação e montagem. O projeto de moldes é naturalmente uma área extremamente importante na obtenção das peças plásticas, de acordo com o pretendido pelo cliente, com tempos de ciclo de moldação adequados e dimensionado para o número de peças pretendidas. O objetivo final deste trabalho foi o de desenvolver e fabricar dois moldes de desenroscamento automático, com recurso ao software de modelação Topsolid e ao software de simulação Moldflow. Foi possível também, obter peças plásticas no material POM, material escolhido pelo cliente, dentro dos critérios dimensionais, estruturais e tempos de ciclo de injeção pretendidos pelo cliente.

Influência das paredes de alvenaria e das paredes resistentes em pórticos de betão armado sujeitos à ação sísmica

O sismo é uma das catástrofes naturais mais prejudiciais e fatais para o ser humano. Nos últimos anos, este fenómeno natural foi responsável pela morte de milhares de pessoas e pelo colapso de incontáveis edifícios e obras de arte. É prática corrente dos projetos de estruturas porticadas de betão armado desprezar a contribuição dos painéis de alvenaria de enchimento no comportamento e resposta sísmica destas estruturas, assumindo que se está do lado da segurança. Contudo, apesar deste procedimento ser conservativo para o caso das ações verticais, tal não se pode afirmar no caso de ações horizontais, das quais faz parte a ação sísmica. Assim, o presente trabalho tem como objetivo principal analisar numericamente a influência dos painéis de alvenaria de enchimento e das paredes resistentes em edifícios de betão armado, sujeitos à ação sísmica. Sismos recentes têm mostrado inúmeras fragilidades dos edifícios de betão armado. As principais causas são as pormenorizações de armaduras inadequadas, deficiente confinamento do betão, reduzida capacidade resistente das seções, e principalmente as irregularidades de rigidez e massa em altura e em planta. A incorreta construção inerente às paredes de alvenaria é responsável por estas mesmas irregularidades que têm provocado inúmeros danos nas construções, dos quais se destacam os mecanismos de soft-storey. Neste trabalho foram selecionados três edifícios casos de estudo com o intuito de dar resposta ao objetivo deste trabalho. Estes edifícios, alvo de estudos anteriores do LNEC, foram transformados em nove modelos diferentes cada, de forma a ser avaliada a influência das paredes de alvenaria e também do sistema estrutural. Foi usada a ferramenta de cálculo SeismoStruct, tendo sido efetuadas modelações numéricas de forma a realizar várias análises não lineares estáticas e dinâmicas. No final são apresentados e analisados os resultados decorrentes das análises.

Projeto de um sistema de transmissão para um veículo de competição

Neste trabalho foi realizado o estudo para a substituição de uma relação de transmissão final flexível por uma solução que fosse constituída por engrenagens. Para tal foram idealizadas duas hipóteses, uma primeira onde a relação final está alojada numa estrutura à parte da caixa de velocidades mantendo-se esta no cárter original e uma segunda hipótese onde é elaborada uma estrutura que englobasse a relação final assim como os veios primário e secundário da caixa de velocidades. Foi inicialmente necessário um estudo sobre materiais a utilizar em situações semelhantes, assim como processos de fabrico. Realizou-se também um estudo sobre o engrenamento e cálculo das relações de transmissão requeridos para uma boa prestação em ambiente de competição. Posteriormente, no âmbito da modelação da estrutura, foram aprofundados conhecimentos no que toca a temas como lubrificação, elementos de ligação, diferenciais e alguns exemplos já existentes no mercado. Assim sendo, e tendo em conta as especificações do motor, do veículo e dos objetivos pretendidos foi necessário dimensionar os veios e engrenagens. Para elaborar estes cálculos foi utilizado o software KISSsoft nos respetivos módulos “cálculo de Eixos-árvores” e “Pares de Engrenagens”. As engrenagens e relações calculadas são idênticas para ambas as hipóteses, porém, não sucede o mesmo com os veios onde no caso onde se mantem o cárter original as dimensões dos veios são necessariamente iguais aos já existentes, enquanto na hipótese da elaboração da nova estrutura, os veios puderam ser otimizados de forma a reduzir peso e consequentemente alterar os rolamentos em uso. Em seguida foram modeladas as estruturas relativas às duas hipóteses no software SolidWorks. A modelação teve em conta vários fatores como o local onde são apoiados os veios, mais propriamente, através dos rolamentos, dimensões das engrenagens, sistema de lubrificação escolhido, vedação e elementos de ligação. Tendo em conta todas estas variáveis, a modelação é depois sujeita a simulações segundo o método dos elementos finitos e para tal foi utilizada uma extensão do software SolidWorks chamada “Simulation” que permitiu simular vários fatores relacionados com o ambiente de trabalho da estrutura como forças aplicadas, condições de fronteira e material a utilizar e com isto validar modelos através das tensões equivalentes e deslocamentos.

Projeto de chassis para Formula Student

Neste trabalho é relatado o processo de projeto de um chassis para um veículo de Formula Student. Ao longo do relatório são abordados aspetos regulamentares, requisitos e objetivos técnicos, a interligação com os diversos sistemas do veículo, os aspetos relacionados com o projeto da estrutura, métodos de modelação para análise com recurso ao método dos elementos finitos, e por fim a análise dos esforços aplicados ao chassis e a validação do mesmo.

Controlo de perdas no sistema de abastecimento do Sistema Travasso, Carrinhos, Mancos e Águas Férreas (Concelho de Pombal)

Os sistemas de abastecimento de água são, nos dias de hoje, fundamentais para a vida da população, contudo se estes sistemas não forem bem planeados antes da construção podem trazer problemas que afetam as condições hidráulicas do sistema de abastecimento e as condições da qualidade da água. A modelação surge como um método de planeamento, conceção e simulação da operação dos sistemas de abastecimento. No presente projeto, procedeu-se ao estudo de um sistema de abastecimento através interpretação da componente hidráulica e da componente da qualidade da água com recurso à modelação utilizando o modelo computacional Epanet 2.0. O caso de estudo foi o sistema de Travasso, Carrinhos Mancos e Águas Férreas gerido pela Câmara Municipal de Pombal. Para a simulação hidráulica foi necessário fazer o levantamento dos elementos de cadastro do projeto, das suas condições de operação bem como o levantamento dos dados dos consumidores de forma a alocar os consumos por nós. Para a simulação da qualidade da água recorreu-se a dados bibliográficos, que foram ajustados de acordo com os valores verificados nas medições. Este projeto permitiu concluir que o sistema em estudo apresenta perdas na ordem dos 57%, valor demasiado elevado para um sistema novo. Outra conclusão que se aferiu foi a duvidosa qualidade da água duas zonas do sistema, resultado dos baixos consumos e consequentes elevados tempos de retenção. Este último problema poderá ser eventualmente ultrapassado através de medições regulares da concentração de cloro na água e através de purgas na rede nas zonas em que a concentração está abaixo do recomendado.

Projeto de estrutura de betão armado – Análise comparativa de dois softwares

O presente relatório de estágio tem como propósito, a descrição das atividades realizadas no estágio de carácter curricular para o âmbito do curso de Mestrado em Engenharia Civil – Construções Civis. Este relatório trata um caso de estudo de uma moradia, para a realização de um projeto de estabilidade. O propósito da análise estrutural para a moradia, vem com a necessidade do projeto de arquitetura ter sido concebido no gabinete da empresa, não existindo ainda o seu projeto de estabilidade. O estudo passa pela realização de modelos estruturais realizados em dois softwares de cálculo automático, um disponibilizado pela empresa e outro aprendido em período académico. Os dois softwares de cálculo utilizados foram: o CypeCad 2016 e o Robot Structural Analysis Professional 2015 versão estudante. É feita uma abordagem quanto ao funcionamento e condições de inserção de dados que cada software, identificando as ações e valores característicos, selecionados para o seu cálculo estrutural do caso de estudo. Com o decorrer do estudo, verificou-se que existem várias opções na inserção de dados relativos às ações na estrutura, podendo ser criada uma modelação de forma automática, isto é, através de dados pré-definidos que se encontram na base de dados do software de acordo com a regulamentação escolhida, ou de uma forma mais manual, onde o utilizador pode inserir os valores que pretende, mediante de uma introdução de um maior número de dados. Com esta realidade, fez-se uma análise comparativa dos modelos gerados de forma automática e de forma manual em cada software de cálculo. Com a criação dos modelos concluída e calculada, fez-se uma comparação dos esforços para alguns elementos estruturais, verificando as diferenças de resultados, e fazendo a sua análise. Por fim, foi efetuado o dimensionamento estrutural da moradia com recurso ao software utilizado pela empresa e gerados todos os seus desenhos do projeto de estabilidade para o caso de estudo.