Comportamento e mecanismos de falha à fluência em aços P91 e juntas soldadas

A presente dissertação expõe os conhecimentos adquiridos ao longo da experiência acumulada a nível profissional na Alstom Portugal, conjuntamente com os que foram transmitidos durante a frequência do curso de Mestrado de Engenharia Mecânica – Perfil de Manutenção e Produção. O tema da tese aborda o estudo do aço X10CrMoVNb9-1 (P91), com particular incidência em juntas soldadas, que têm estado associadas nos últimos anos ao aparecimento de falhas em centrais termoeléctricas numa fase prematura do seu funcionamento, designadas por fissuração do tipo IV, que ocorrem na zona termicamente afectada pela soldadura onde o grão é mais refinado. A optimização de parâmetros de soldadura e tratamento térmico é essencial para que se consigam obter tempos de resistência à rotura por fluência que estejam em consonância com o definido em fase de projecto. Tendo em consideração a durabilidade dos ensaios de fluência, optou-se para este estudo por efectuar-se uma recolha de dados relativos a estes ensaios realizados em materiais base e juntas soldadas nos últimos quinze anos, com o objectivo de optimização de parâmetros de soldadura e tratamentos térmicos associados. Como conclusões, verificou-se que os diferentes processos de soldadura utilizados não têm uma influência significativa no que corresponde à variação do tempo de rotura por fluência. A utilização de um tratamento térmico de normalização e revenido após soldadura permite uma melhoria de valores de resistência à fluência comparativamente ao tratamento térmico convencional, que é normalmente aplicado em fabrico de componentes sob pressão que utilizam este material. Dada a dimensão e complexidade da maioria destes componentes, estes tratamentos térmicos só podem ser utilizados quando as dimensões dos mesmos possibilitarem a sua colocação em fornos de tratamento térmico habitualmente existentes nos fabricantes. Uma opção viável a ser tomada , no caso de utilização destes materiais, passa por uma redução da tensão de serviço por aumento de espessura dos respectivos componentes. No entanto, este aumento de espessura deve ter em consideração mecanismos de fadiga térmica que devem ser equacionados conjuntamente com os mecanismos de fluência, com o objectivo de se obter os melhores compromissos para cada situação.

Simulação térmica de uma fachada de dupla pele com ventilação natural

Este trabalho relata os resultados obtidos de uma simulação térmica de uma fachada de dupla pele com ventilação natural utilizando um software genérico de simulação térmica de edifícios. Esta fachada encontra-se montada numa célula de teste no Laboratório de Engenharia Civil em Lisboa, e cujo propósito é verificar e analisar o comportamento térmico deste tipo de elementos em regimes de ventilação natural. Para atingir o objectivo desta dissertação em simular a DSF, é utilizado o amplamente conhecido EnergyPlus, um programa de grande capacidade para simular o comportamento térmico de edifícios e dimensionar pormenorizadamente os seus sistemas de ventilação e AVAC. Paralelamente a este software, é utilizado um outro programa, o DesignBuilder, tratando-se este de um interface comercial para o EnergyPlus. Os resultados das simulações efectuadas são comparadas com os dados experimentais retirados durante o funcionamento da DSF entre das datas de 23 a 28 de Abril de 2008. Utilizando estas ferramentas informáticas, foram efectuadas duas modelações da fachada de modo a avaliar diferentes graus de detalhe, ambas segundo as características geométricas, propriedades térmicas e ópticas dos seus elementos de construção, sombreamento existente e modo de funcionamento durante o período em causa. Posteriormente são comparados os resultados das simulações com os dados experimentais. A análise dos resultados permitiu chegar á conclusão que, embora o software utilizado não contenha até á data um modelo próprio e detalhado para fachadas envidraçadas de dupla pele com ventilação natural, este possui uma potencialidade promissora para efectuar uma simulação fiável. No entanto, diversas divergências significativas foram notadas e analisadas nos parâmetros comparados, nomeadamente a temperatura e o caudal, de modo a estabelecer algumas limitações do software.

Desenvolvimento da prótese biomecânica do joelho

Este trabalho teve como objectivo o desenvolvimento em computador de uma prótese transfemural para amputados acima do joelho. A prótese desenvolvida replica a geometria conhecida do movimento de rotação no joelho, possui também um cilindro de amortecimento hidráulico, de modo a proporcionar um movimento mais próximo do fisiológico natural. Deste modo garante-se mais estabilidade nas fases de apoio, e maior segurança e conforto aos amputados durante a sua marcha no dia-a-dia. Para desenvolver a prótese realizou-se a modelação computacional da prótese transfemural no SolidWorks 2008. Para obtenção do movimento humano utilizou-se valores de deslocamentos lineares e angulares dos membros inferiores obtidos no Laboratório da biomecânica “MovLab” da Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias. Para captura do movimento utilizou-se o sistema Vicon de captura de imagem e processamento da cinemática do movimento. Foram registados os valores da força de contacto na passada, através do uso de uma plataforma de forças. Com base no modelo desenvolvido foram realizadas várias simulações de dinâmica inversa, sendo criado dois modelos biomecânico correspondentes a uma pessoa com e sem amputação. Utilizando o movimento capturado por vídeo de uma pessoa a Andar Normal, a Correr e a Saltar, comparou-se os resultados obtidos nas simulações com os valores medidos em laboratório. Para as diferentes simulações os valores obtidos de picos máximos das forças tiveram magnitudes bastantes próximas dos valores obtidos em laboratório, o que indica que a metodologia desenvolvida durante este trabalho representa um bom modelo para estudo e desenvolvimento de próteses.

Curvas em planta e sobreelevações: critérios normativos

Tendo em vista a obtenção de segurança e conforto na condução, as normas geométricas representam um papel fundamental na homogeneidade de critérios no âmbito do traçado rodoviário. Um dos elementos essenciais ao traçado de curvas em planta é o seu raio, ao qual está frequentemente associada uma sobreelevação, ou seja, uma inclinação transversal que pretende reduzir a incomodidade provocada nos condutores pela aceleração centrífuga ao circularem nas mesmas. Esta última relaciona-se com o coeficiente de atrito transversal que, tal como a sobreelevação, deve ser limitado a um valor inferior ao máximo de segurança, mas que ainda assim não seja tão baixo que leve a que os condutores tendam instintivamente a circular a velocidades excessivamente elevadas. A conjugação destas duas grandezas, sobreelevação e coeficiente de atrito transversal mobilizado, permite avaliar o equilíbrio de um veículo em curva, fixar os raios mínimos a utilizar para cada uma das velocidades base e os valores da sobreelevação a adoptar nas curvas de raio superior ao mínimo. Por serem demasiado conservativos, os valores apresentados na actual Norma de Traçado para os raios mínimos em planta e respectivas sobreelevações, suscitam por vezes dúvidas e/ou opiniões divergentes entre alguns projectistas. O presente documento sugere valores optimizados para os referidos parâmetros tendo em consideração a função a que os mesmos se propõem(comodidade e segurança rodoviária). Além da norma portuguesa, são analisadas normas e critérios de aplicação da sobreelevação em três outros países (Espanha, França e EUA) de forma a comparar e justificar as propostas apresentadas. Os novos valores obtidos para os raios em planta têm por base uma relação parabólica entre a curvatura e a sobreelevação e a curvatura e o coeficiente de atrito mobilizado pelos veículos que, segundo se conclui, é a que melhor se ajusta às condições de segurança e comodidade na circulação.

Reabilitação de edifícios em Sintra

As nossas cidades vão assistindo à degradação progressiva das suas estruturas urbanas, dos seus edifícios e dos seus espaços exteriores. Uma degradação decorrente do envelhecimento próprio, da falta de manutenção, da sobrecarga de usos ou ainda do desajustamento dos desenhos da sua organização a novos modos de vida. Em face do elevado estado de envelhecimento dos centros urbanos das grandes cidades do País, tem-se vindo a verificar nas duas últimas décadas uma desertificação das cidades em detrimento das zonas periféricas às mesmas, designadamente ao nível das camadas mais jovens da população, que dispõem de menos recursos económicos. O resultado desta “deslocalização” provocou um progressivo envelhecimento das nossas cidades, quando comparadas com as principais cidades europeias. É-nos pois dado a verificar a enorme necessidade que o País tem de reabilitar, renovar e remodelar o parque imobiliário existente, em particular, o habitacional, realizando obras em situações gravosas de salubridade e habitabilidade. É efectuada a descrição de alguns estilos arquitectónicos com variadas intervenções, experiências técnicas e estéticas, apontamentos construtivos ancestrais, riquezas que complementam um vasto património histórico-cultural da Vila de Sintra e que a tornam um dos locais mais “sui generis” do território nacional. Ao percorrermos as suas ruas verifica-se o avançado estado de degradação do edificado, no entanto, nos últimos anos uma pequena percentagem destes edifícios têm sido reabilitados pelos seus proprietários. É um destes exemplos de reabilitação que é apresentado neste trabalho como um caso de estudo, efectuando-se uma descrição pormenorizada, desde o seu estado inicial de edifício devoluto e em degradação, suas patologias, a demolição dos pisos interiores e cobertura, a reabilitação efectuada, o reforço da estrutura e a sua interligação com o existente, a execução de novas alvenarias interiores e exteriores, e por fim, a análise do seu comportamento térmico. Esta proposta tem como objectivo realçar o estado de degradação do parque habitacional na Vila de Sintra ao nível das condições de habitabilidade, salubridade, estética e segurança, a sua repercussão na vida social e económica local, analisando os regimes jurídicos no âmbito da reabilitação urbana. Apresentando um caso específico de edifício reabilitado, promovendo a habitação, o comércio, e a fixação de pessoas, as fases desta reabilitação que serão mais interessantes, o comportamento estrutural e térmico, efectuando uma análise às situações existentes e propostas, a fim de se poder contribuir para a preservação um importante valor histórico disponível, o património arquitectónico desta Vila.

Projecto de matadouro industrial de suínos e do centro de corte

O Matadouro Industrial projectado neste trabalho destina-se ao abate e transformação de suínos. Envolve o dimensionamento e disposição de todos os espaços em layout, assim como o equipamento instalado nos mesmos, de acordo com as exigências funcionais, estruturais e higio-sanitárias, regulamentadas pela União Europeia. A área de envolvência do Matadouro é de 4,95 há com 8260 m2 de área coberta e possui uma ETAR, fora da área do matadouro, para o tratamento das águas residuais industriais produzidas durante a laboração. Tem uma capacidade frigorífica instalada de 808 kW, sendo a capacidade diária de abate de 1250 suínos. Neste projecto, como meio de transporte interno do produto, recorre-se a vias aéreas, dimensionadas de acordo com as necessidades de estiva dos espaços frigoríficos. A nave de abate, assim como o centro de corte, estão também providos de via aérea. Para os espaços frigoríficos, este projecto contempla o dimensionamento e selecção dos meios de produção e utilização de frio, através da execução do balanço térmico dos mesmos, assim como do isolamento térmico a partir de uma análise comparativa entre três tipos de materiais. Por último, este projecto descreve as características estruturais externas e internas, que envolvem todos os circuitos de movimentação (rodoviária, pessoal e de produção), processos de abate e processos produtivos, considerando os equipamentos envolvidos nos mesmos, assim como a caraterização dos meios de produção e utilização de frio.

Projecto AVAC para um edfício habitacional multifamiliar

Neste trabalho são apresentados os resultados comparativos, na vertente económica de aquisição e exploração, entre dois tipos de sistemas de climatização sendo estes, respectivamente, do tipo expansão indirecta a água e do tipo expansão directa de volume de refrigerante variável doravante designado pelas siglas (VRV), para um edifício de habitação multifamiliar. Para tal recorreu-se a um software de simulação e de cálculo térmico, de referência, para determinar as cargas térmicas a que o edifício em estudo estará sujeito, no qual se baseou toda a selecção e o dimensionamento dos equipamentos pertencentes aos dois tipos de sistemas de climatização em estudo. Foram efectuados vários estudos comparativos, que poderão futuramente, ajudar os profissionais que trabalham no ramo a proceder à selecção de qual o tipo de sistema a adoptar face a várias condicionantes e variáveis características de cada espaço.

Problemática do programa SolTerm

No presente trabalho simulou-se o comportamento térmico de sistemas solares do tipo pré-fabricado (factory made systems, norma EN 12976-2:2006), utilizando os parâmetros obtidos nos relatórios necessários à sua certificação, com o objectivo de conseguir introduzir estes sistemas na base de dados do programa SolTerm. Estes sistemas podem ser ensaiados segundo dois métodos de ensaio distintos que se encontram descritos nas normas ISO 9459-2:1995 (ensaio CSTG) e na norma ISO 9459-5:2007 (ensaio DST), contudo, devido ao facto do método DST estar baseado num software em código fechado, não é possível fazer a simulação no SolTerm, fazendo com que apenas se possa introduzir sistemas cujo ensaio tenha sido realizado segundo a norma ISO 9459-2 (ensaio CSTG). Este trabalho incidiu neste ponto, tendo sido elaborado um método de cálculo que permite inserir qualquer sistema no SolTerm, independentemente do ensaio que o caracterizou. Para isso foi necessário utilizar o modelo de cálculo do DST (programa em código fechado) simulando a metodologia de ensaio do CSTG, para que se consiga fazer a aproximação entre ambos. Após determinados os coeficientes, é feita uma verificação aos dois cálculoa a fim de corroborar os resultados anteriormente determinados. Desta forma, foi possível criar um algoritmo de cálculo que permite qualquer sistema térmico do tipo pré-fabricado, ser introduzido na base de dados do SolTerm, com um erro associado inferior a 3%.

Largura do separador e dispositivos de segurança associados nas auto-estradas

Esta Dissertação tem como objectivo proceder à compilação da informação disponibilizada em alguns Países Europeus relativamente à Largura do Separador e Dispositivos de Segurança Associados nas Auto-Estradas, efectuando um resumo e comparação das principais normas, guias e soluções mais relevantes. A Largura do Separador e os Dispositivos de Segurança constituem parte integrante das características dos traçados dos projectos de vias de comunicação, os quais, para além de respeitarem as normas em vigor, necessitam de oferecer níveis de serviço adequados nas suas principais componentes (segurança, velocidade de circulação, tempo de percurso, conforto, entre outros). A definição das características operacionais e geométricas da Rede Nacional de Auto-Estradas deve ter em conta a função que cada tipo de Auto-Estrada desempenha no sistema rodoviário, daí que existam diversas soluções em termos de Largura de Separador e Dispositivos de Segurança. No entanto, a dificuldade reside em conseguir seleccionar-se a solução mais adequada para garantir os níveis de segurança necessários, esperando-se que este pequeno contributo permita facilitar a tomada de decisão. No presente trabalho dá-se especial ênfase à análise das diversas soluções em função da Largura do Separador, com o intuito de também identificar as melhores soluções em situações concretas, pretendendo-se construir um elemento de trabalho adicional para a eventual futura normalização destas matérias.

Sistemas de monitorização e manutenção de infra-estruturas ferroviárias: rede convencional e alta velocidade

A decisão de realizar trabalhos de manutenção ou de construção de novas linhas, depende fundamentalmente do tipo e frequência das circulações, assim como dos parâmetros de qualidade e conforto pretendidos em cada situação. Os custos de manutenção duma infra-estrutura rodoviária dependem dos meios humanos e equipamentos pesados envolvidos, assim como da coordenação e planeamento das operações a realizar, que por sua vez dependem do estado de degradação da via. Um bom planeamento de manutenção constitui por isso um vector fundamental de gestão das modernas administrações ferroviárias. Esta questão tem sido nos últimos anos bastante referida e contemplada pelo gestor da infra-estrutura nacional - a REFER, que contratou em 2005, o Consórcio Ferrovias/Monta-Egil/Visabeira para a conservação da então denominada ZOCL - Zona Operacional de Conservação de Lisboa, num total de quase 700 Km de via-férrea, tendo posteriormente contratado a conservação de outras zonas do país a consórcios que seguiram a mesma linha de orientação. O proponente faz parte do corpo técnico, que gere o contrato anteriormente referido, pelo que o presente relatório visa essencialmente traduzir a experiência adquirida em trabalhos desta natureza. O relatório apresenta por isso, do ponto de vista contratual, alguns sistemas e formas de manutenção das vias-férreas balastradas convencionais, alguns dos equipamentos pesados mais usados na realização destes trabalhos assim como a sistematização de operações encontrada pela REFER para fazer face às necessidades de conservação das suas linhas. O relatório apresenta também o sistema informático - SMIF (Sistema de Manutenção de Infra-Estruturas Rodoviárias) - desenvolvido durante o período de vigência do contrato para optimizar a realização dos trabalhos desta natureza, por forma a optimizar os meios envolvidos e a diminuir os custos de intervenção. Faz-se também uma pequena alusão ao equipamento de detecção de defeitos usado em Portugal e em alguns países da Europa.

Acústica em salas de aula

As salas de aula são locais onde a existência de conforto acústico é essencial, permitindo assim garantir que se estabeleça uma boa comunicação sonora no seu interior. Este trabalho visa a avaliação acústica de salas de aula de um edifício escolar situado no distrito de Lisboa. Os parâmetros acústicos medidos foram, o isolamento sonoro e tempo de reverberação. As medições foram efectuadas através de ensaios acústicos in situ, estes obedeceram a uma metodologia normativa no âmbito da acústica de edifícios. O isolamento sonoro foi medido para as seguintes situações, isolamento sonoro a sons aéreos de fachada, isolamento sonoro a sons aéreos entre compartimentos, foi também medido o isolamento sonoro de pavimentos a sons de percussão. Verificou-se que todos os índices de isolamento sonoro apresentam valores satisfatórios, todos acima dos valores recomendados pela regulamentação aplicável a este tipo de edifícios. A medição do tempo de reverberação foi realizada em seis salas do edifício. O critério de escolha das salas consistiu na diversidade de volumes e nas características interiores, como, diferentes tipos de revestimentos e mobiliários (mesas e cadeiras). Após uma análise aos tempos de reverberação constatou-se que para este edifício apenas uma minoria das salas apresenta valores razoáveis, estes na ordem dos 0,8 segundos, estando as restantes salas com tempos superiores a 2,0 segundos. Durante as medições dos tempos de reverberação realizaram-se avaliações em quatro salas, com a introdução de diferentes materiais de revestimento (lã de rocha e carlite) e alteração do tipo de mobiliário. Verificou-se que em salas com área de absorção sonora menor, após a introdução de diferentes materiais , existe uma maior influência na redução do tempo de reverberação. A avaliação com diferentes tipos de mobiliário, permitiu concluir que a utilização de mobiliário revestido, pode ser uma hipótese a considerar para melhorar a qualidade sonora no interior das salas.

Contribuição do modo BICI na gestão da mobilidade urbana

Desde que a bicicleta foi aperfeiçoada, em meados do séc. XIX, por todo o mundo existem pessoas que a utilizam. Uma grande parte utiliza-a para lazer e desporto, mas em muitos países a Bicicleta é um importante meio de transporte. Criar condições de conforto e segurança nas nossas cidades é imperativo para que a bicicleta possa ser utilizada numa base diária, num mundo em radical mudança, nomeadamente ao nível climático e de eminente esgotamento dos recursos energéticos tradicionais, como o petróleo ou o carvão, base primária para o actual funcionamento das sociedades em termos de mobilidade. Na cidade de Lisboa, ao longo de décadas foram-se criando mitos acerca da “impossibilidade” da utilização da bicicleta como meio de transporte. Pretende este trabalho analisar de um ponto de vista científico esses mesmos mitos, comprovando-os ou desmistificando-os.

Rearranjos 3-aza-cope de N-alil-N-sililoxi enaminas

O rearranjo [3,3]-sigmatrópico térmico (180ºC) de diferentes N-alil-N-sililoxi enaminas foi estudado. Os respectivos produtos de rearranjo (éteres de óxima) foram obtidos com rendimentos elevados (80%). A regiosselectividade, [3,3] vs [1,3], e a diastereosselectividade do processo foram elevadas, superior a 99% e aproximadamente 80%, respectivamente. Foi demonstrada a importância do grupo sililoxilo na promoção do rearranjo face a substratos sem este tipo de substituição. Posteriormente, foi estudada a possibilidade de aceleração aniónica deste tipo de rearranjo por formação de oxianião ligado ao átomo de azoto. A estratégia seguida para a formação do mesmo, consistiu na O-dessililação de diferentes N-alil-N-sililoxi enaminas tendo-se obtido as nitronas correspondentes ou produtos de ciclização. Num exemplo envolvendo um derivado de isoxazole-5-(2H)-ona foi observado um aumento de velocidade do rearranjo por reacção com ião etoxilo. Este aumento de velocidade foi atribuído à abertura de anel do N-O éster cíclico para o N-oxianião, seguida de rearranjo e posterior fecho. Métodos alternativos de aceleração do rearranjo por geração de carga positiva, parcial ou completa, no átomo de azoto levaram apenas à dessililação das N-alil-N-sililoxi enaminas. ABSTRACT - [3,3]-sigmatropic rearrangement of a variety of N-allyl-N-silyloxy enamines was studied. The corresponding rearrangement products (oxime-ethers) were obtained in high yields (80%). High regioselectivity, [3,3] vs [1,3] (> 99%) and in appropriate cases, diastereoselectivity (80%) were observed. The importance of the silyloxy group in promoting the rearrangement, in relation to substrates lacking this functionality, is underlined. The possible anionic acceleration of the rearrangements was next examined by O-desilylation the N-silyloxy group bonded to the nitrogen. Attempted generation of these species however, was found to lead either to the corresponding nitrones or to cyclization products. In one particular example involving an isoxazol-5-(2H)-one derivative rate enhancement of rearrangement was indeed observed with ethoxide ion. It is tentatively attributed to ring opening of the cyclic N-O ester to the N-oxyanion ethyl ester followed by rearrangement and subsequent reclosure. Alternative methods to accelerate the process by generating a partial or complete positive charge on the nitrogen atom led only to desilylation.

Application of neural networks for pavement evaluation

As vias de comunicação são indispensáveis para o desenvolvimento de uma nação, económica e socialmente. Num mundo globalizado, onde tudo deve chegar ao seu destino no menor espaço de tempo, as vias de comunicação assumem um papel vital. Assim, torna-se essencial construir e manter uma rede de transportes eficiente. Apesar de não ser o método mais eficiente, o transporte rodoviário é muitas vezes o mais económico e possibilita o transporte porta-a-porta, sendo em muitos casos o único meio de transporte possível. Por estas razões, o modo rodoviário tem uma quota significativa no mercado dos transportes, seja de passageiros ou mercadorias, tornando-o extremamente importante na rede de transportes de um país. Os países europeus fizeram um grande investimento na criação de extensas redes de estradas, cobrindo quase todo o seu território. Neste momento, começa-se a atingir o ponto onde a principal preocu+ação das entidades gestoras de estradas deixa de ser a construção de novas vias, passando a focar-se na necessidade de manutenção e conservação das vias existentes. Os pavimentos rodoviários, como todas as outras construções, requerem manutenção de forma a garantir bons níveis de serviço com qualidade, conforto e segurança. Devido aos custos inerentes às operações de manutenção de pavimentos, estas devem rigorosamente e com base em critérios científicos bem definidos. Assim, pretende-se evitar intervenções desnecessárias, mas também impedir que os danos se tornem irreparáveis e economicamente prejudiciais, com repercussões na segurança dos utilizadores. Para se estimar a vida útil de um pavimento é essencial realizar primeiro a caracterização estrutural do mesmo. Para isso, torna-se necessário conhecer o tipo de estrutura de um pavimento, nomeadamente a espessura e o módulo de elasticidade constituintes. A utilização de métodos de ensaio não destrutivos é cada vez mais reconhecida como uma forma eficaz para obter informações sobre o comportamento estrutural de pavimentos. Para efectuar estes ensaios, existem vários equipamentos. No entanto, dois deles, o Deflectómetro de Impacto e o Radar de Prospecção, têm demonstrado ser particularmente eficientes para avaliação da capacidade de carga de um pavimento, sendo estes equipamentos utilizados no âmbito deste estudo. Assim, para realização de ensaios de carga em pavimentos, o equipamento Deflectómetro de Impacto tem sido utilizado com sucesso para medir as deflexões à superfície de um pavimento em pontos pré-determinados quando sujeito a uma carga normalizada de forma a simular o efeito da passagem da roda de um camião. Complementarmente, para a obtenção de informações contínuas sobre a estrutura de um pavimento, o equipamento Radar de Prospecção permite conhecer o número de camadas e as suas espessuras através da utilização de ondas electromagnéticas. Os dados proporcionam, quando usados em conjunto com a realização de sondagens à rotação e poços em alguns locais, permitem uma caracterização mais precisa da condição estrutural de um pavimento e o estabelecimento de modelos de resposta, no caso de pavimentos existentes. Por outro lado, o processamento dos dados obtidos durante os ensaios “in situ” revela-se uma tarefa morosa e complexa. Actualmente, utilizando as espessuras das camadas do pavimento, os módulos de elasticidade das camadas são calculados através da “retro-análise” da bacia de deflexões medida nos ensaios de carga. Este método é iterativo, sendo que um engenheiro experiente testa várias estruturas diferentes de pavimento, até se obter uma estrutura cuja resposta seja o mais próximo possível da obtida durante os ensaios “in Situ”. Esta tarefa revela-se muito dependente da experiência do engenheiro, uma vez que as estruturas de pavimento a serem testadas maioritariamente do seu raciocínio. Outra desvantagem deste método é o facto de apresentar soluções múltiplas, dado que diferentes estruturas podem apresentar modelos de resposta iguais. A solução aceite é, muitas vezes, a que se julga mais provável, baseando-se novamente no raciocínio e experiência do engenheiro. A solução para o problema da enorme quantidade de dados a processar e das múltiplas soluções possíveis poderá ser a utilização de Redes Neuronais Artificiais (RNA) para auxiliar esta tarefa. As redes neuronais são elementos computacionais virtuais, cujo funcionamento é inspirado na forma como os sistemas nervosos biológicos, como o cérebro, processam a informação. Estes elementos são compostos por uma série de camadas, que por sua vez são compostas por neurónios. Durante a transmissão da informação entre neurónios, esta é modificada pela aplicação de um coeficiente, denominado “peso”. As redes neuronais apresentam uma habilidade muito útil, uma vez que são capazes de mapear uma função sem conhecer a sua fórmula matemática. Esta habilidade é utilizada em vários campos científicos como o reconhecimento de padrões, classificação ou compactação de dados. De forma a possibilitar o uso desta característica, a rede deverá ser devidamente “treinada” antes, processo realizado através da introdução de dois conjuntos de dados: os valores de entrada e os valores de saída pretendidos. Através de um processo cíclico de propagação da informação através das ligações entre neurónios, as redes ajustam-se gradualmente, apresentando melhores resultados. Apesar de existirem vários tipos de redes, as que aparentam ser as mais aptas para esta tarefa são as redes de retro-propagação. Estas possuem uma característica importante, nomeadamente o treino denominado “treino supervisionado”. Devido a este método de treino, as redes funcionam dentro da gama de variação dos dados fornecidos para o “treino” e, consequentemente, os resultados calculados também se encontram dentro da mesma gama, impedindo o aparecimento de soluções matemáticas com impossibilidade prática. De forma a tornar esta tarefa ainda mais simples, foi desenvolvido um programa de computador, NNPav, utilizando as RNA como parte integrante do seu processo de cálculo. O objectivo é tornar o processo de “retro-análise” totalmente automático e prevenir erros induzidos pela falta de experiência do utilizador. De forma a expandir ainda mais as funcionalidades do programa, foi implementado um processo de cálculo que realiza uma estimativa da capacidade de carga e da vida útil restante do pavimento, recorrendo a dois critérios de ruína. Estes critérios são normalmente utilizados no dimensionamento de pavimentos, de forma a prevenir o fendilhamento por fadiga e as deformações permanentes. Desta forma, o programa criado permite a estimativa da vida útil restante de um pavimento de forma eficiente, directamente a partir das deflexões e espessuras das camadas, medidas nos ensaios “in situ”. Todos os passos da caracterização estrutural do pavimento são efectuados pelo NNPav, seja recorrendo à utilização de redes neuronais ou a processos de cálculo matemático, incluindo a correcção do módulo de elasticidade da camada de misturas betuminosas para a temperatura de projecto e considerando as características de tráfego e taxas de crescimento do mesmo. Os testes efectuados às redes neuronais revelaram que foram alcançados resultados satisfatórios. Os níveis de erros na utilização de redes neuronais são semelhantes aos obtidos usando modelos de camadas linear-elásticas, excepto para o cálculo da vida útil com base num dos critérios, onde os erros obtidos foram mais altos. No entanto, este processo revela-se bastante mais rápido e possibilita o processamento dos dados por pessoal com menos experiência. Ao mesmo tempo, foi assegurado que nos ficheiros de resultados é possível analisar todos os dados calculados pelo programa, em várias fases de processamento de forma a permitir a análise detalhada dos mesmos. A possibilidade de estimar a capacidade de carga e a vida útil restante de um pavimento, contempladas no programa desenvolvido, representam também ferramentas importantes. Basicamente, o NNPav permite uma análise estrutural completa de um pavimento, estimando a sua vida útil com base nos ensaios de campo realizados pelo Deflectómetro de Impacto e pelo Radar de Prospecção, num único passo. Complementarmente, foi ainda desenvolvido e implementado no NNPav um módulo destinado ao dimensionamento de pavimentos novos. Este módulo permite que, dado um conjunto de estruturas de pavimento possíveis, seja estimada a capacidade de carga e a vida útil daquele pavimento. Este facto permite a análise de uma grande quantidade de estruturas de pavimento, e a fácil comparação dos resultados no ficheiro exportado. Apesar dos resultados obtidos neste trabalho serem bastante satisfatórios, os desenvolvimentos futuros na aplicação de Redes Neuronais na avaliação de pavimentos são ainda mais promissores. Uma vez que este trabalho foi limitado a uma moldura temporal inerente a um trabalho académico, a possibilidade de melhorar ainda mais a resposta das RNA fica em aberto. Apesar dos vários testes realizados às redes, de forma a obter as arquitecturas que apresentassem melhores resultados, as arquitecturas possíveis são virtualmente ilimitadas e pode ser uma área a aprofundar. As funcionalidades implementadas no programa foram as possíveis, dentro da moldura temporal referida, mas existem muitas funcionalidades a serem adicinadas ou expandidas, aumentando a funcionalidade do programa e a sua produtividade. Uma vez que esta é uma ferramenta que pode ser aplicada ao nível de gestão de redes rodoviárias, seria necessário estudar e desenvolver redes similares de forma a avaliar outros tipos de estruturas de pavimentos. Como conclusão final, apesar dos vários aspectos que podem, e devem ser melhorados, o programa desenvolvido provou ser uma ferramenta bastante útil e eficiente na avaliação estrutural de pavimentos com base em métodos de ensaio não destrutivos.

WPAC: wireless payment and access control: dispositivos móveis no pagamento de serviços e controlo de acessos

A rápida evolução dos dispositivos móveis e das tecnologias de comunicação sem fios transformou o telemóvel num poderoso dispositivo de computação móvel. A necessidade de estar sempre contactável, comum à civilização moderna, tem aumentado a dependência deste dispositivo, sendo transportado pela maioria das pessoas num ambiente urbano e assumindo um papel talvez mais importante que a própria carteira. A ubiquidade e capacidade de computação dos telemóveis aumentam o interesse no desenvolvimento de serviços móveis, além de tradicionais serviços de voz. Um telemóvel pode em breve tornar-se um elemento activo nas nossas tarefas diárias, servindo como um instrumento de pagamento e controlo de acessos, proporcionando assim novas interfaces para serviços existentes. A unificação de vários serviços num único dispositivo é um desafio que pode simplificar a nossa rotina diária e aumentar o conforto, no limite deixaremos de necessitar de dinheiro físico, cartões de crédito ou débito, chaves de residência e de veículos automóveis, ou inclusive documentos de identificação como bilhetes de identidade ou passaportes. O interesse demonstrado pelos intervenientes, desde os fabricantes de telemóveis e operadores de rede móvel até às instituições financeiras, levaram ao aparecimento de múltiplas soluções de serviços móveis. Porém estas soluções respondem geralmente a problemas específicos, apenas contemplando um fornecedor de serviços ou uma determinada operação de pagamento, como seja a compra de bilhetes ou pagamento de estacionamento. Estas soluções emergentes consistem também tipicamente em especificações fechadas e protocolos proprietários. A definição de uma arquitectura genérica, aberta interoperável e extensível é necessária para que os serviços móveis possam ser adoptados de uma forma generalizada por diferentes fornecedores de serviços e para diversos tipos de pagamento. A maior parte das soluções actuais de pagamento móvel depende de comunicações através da rede móvel, algumas utilizam o telemóvel apenas como uma interface de acesso à internet enquanto outras possibilitam o envio de um SMS (Short Message Service) para autorizar uma transacção, o que implica custos de comunicação em todas as operações de pagamento. Este custo de operação torna essas soluções inadequadas para a realização de micropagamentos e podem por isso ter uma aceitação limitada por parte dos clientes. As soluções existentes focam-se maioritariamente em pagamentos à distância, não tirando partido das características do pagamento presencial e não oferecendo por isso uma verdadeira alternativa ao modelo actual de pagamento com cartões de crédito/débito. As capacidades computacionais dos telemóveis e suporte de diversos protocolos de comunicação sem fio local não têm sido aproveitadas, vendo o telemóvel apenas como um terminal GSM (Global System for Mobile Communications) e não oferecendo serviços adicionais como seja a avaliação dinâmica de risco ou controlo de despesas. Esta dissertação propõe e valida, através de um demonstrador, uma aquitectua aberta para o pagamento e controlo de acesso baseado em dispositivos móveis, intitulada WPAC (Wireless Payment and Access Control). Para chegar à solução apresentada foram estudadas outras soluções de pagamento, desde o aparecimento dos cartões de débito até a era de pagamentos electrónicos móveis, passando pelas soluções de pagamento através da internet. As capacidades dos dispositivos móveis, designadamente os telemóveis, e tecnologias de comunicação sem fios foram também analisadas a fim de determinar o estado tecnológico actual. A arquitectura WPAC utiliza padrões de desenho utilizados pela indústria em soluções de sucesso, a utilização de padrões testados e a reutilização de soluções com provas dadas permite aumentar a confiança nesta solução, um destes exemplos é a utilização de uma infra-estrutura de chave pública para o estabelecimento de um canal de comunicação seguro. Esta especificação é uma arquitectura orientada aos serviços que utiliza os Web Services para a definição do contracto do serviço de pagamento. A viabilidade da solução na orquestração de um conjunto de tecnologias e a prova de conceito de novas abordagens é alcançada com a construção de um protótipo e a realização de testes. A arquitectura WPAC possibilita a realização de pagamentos móveis presenciais, isto é, junto do fornecedor de bens ou serviços, seguindo o modelo de pagamento com cartões de crédito/débito no que diz respeito aos intervenientes e relações entre eles. Esta especificação inclui como aspecto inovador a avaliação dinâmica de risco, que utiliza o valor do pagamento, a existência de pagamentos frequentes num período curto de tempo, e a data, hora e local do pagamento como factores de risco; solicitando ao cliente o conjunto de credenciais adequado ao risco avaliado, desde códigos pessoais a dados biométricos. É também apresentada uma alternativa ao processo normal de pagamento, que apesar de menos cómoda permite efectuar pagamentos quando não é possível estabelecer um canal de comunicação sem fios, aumentando assim a tolerância a falhas. Esta solução não implica custos de operação para o cliente na comunicação com o ponto de venda do comerciante, que é realizada através de tecnologias de comunicação local sem fios, pode ser necessária a comunicação através da rede móvel com o emissor do agente de pagamento para a actualização do agente de software ou de dados de segurança, mas essas transmissões são ocasionais. O modelo de segurança recorre a certificados para autenticação dos intervenientes e a uma infra-estrutura de chave pública para cifra e assinatura de mensagens. Os dados de segurança incluídos no agente de software móvel, para desabilitar a cópia ou corrupção da aplicação mas também para a comparação com as credenciais inseridas pelo cliente, devem igualmente ser encriptados e assinados de forma a garantir a sua confidencialidade e integridade. A arquitectura de pagamento utiliza o standard de Web Services, que é amplamente conhecido, aberto e interoperável, para definição do serviço de pagamento. Existem extensões à especificação de Web Services relativas à segurança que permitem trocar itens de segurança e definem o modo de cifra e assinatura de mensagens, possibilitando assim a sua utilização em aplicações que necessitem de segurança como é o caso de serviços de pagamento e controlo de acesso. O contracto de um Web Service define o modo de invocação dos serviços, transmissão de informação e representação de dados, sendo normalmente utilizado o protocolo SOAP que na prática não é mais que um protocolo de troca de mansagens XML (eXtensible Markup Language). O envio e recepção de mensagens XML; ou seja, a transmissão de simples sequências de caracteres, é suportado pela maioria dos protocolos de comunicação, sendo portanto uma solução abrangente que permite a adopção de diversas tecnologias de comunicação sem fios. O protótipo inclui um agente de software móvel, implementado sobre a forma de uma MIDlet, aplicação Java para dispositivos móveis, que implementa o protocolo de pagamento comunicando sobre uma ligação Bluetooth com o ponto de venda do comerciante, simulado por uma aplicação desenvolvida sobre a plataforma .NET e que por isso faz prova da heterogeneidade da solução. A comunicação entre o comerciante e o seu banco para autorização do pagamento e transferência monetária utiliza o protocolo existente para a autorização de pagamentos, com base em cartões de crédito/débito. A definição desta especificação aberta e genérica em conjunto com o forte interesse demonstrado pelos intervenientes, proporciona uma boa perspectiva em termos de adopção da solução, o que pode impulsionar a implementação de serviços móveis e dessa forma simplificar as rotinas diárias das pessoas. Soluções móveis de pagamento reduzem a necessidade de transportar vários cartões de crédito/débito na nossa carteira. A avaliação dinâmica de risco permite aumentar a segurança dos pagamentos, com a solicitação de mais credenciais ao cliente para pagamentos com um maior risco associado, sendo um ponto importante quer para os clientes quer para as instituições financeiras pois diminui o risco de fraude e aumenta a confiança no sistema. Esta solução de pagamento electrónico pode também facilitar a consulta de pagamentos efectuados e saldos, mantendo um histórico dos movimentos, o que não é possível nos cartões de crédito/débito sem uma visita a uma ATM (Automated Teller Machine) ou utilização de homebanking.