Wells turbine: fiberglass flanges

A introdução desta tese começa por realizar um enquadramento do projecto em mão, apresentando a central de energia das ondas em que se encontram os componentes em fibra de vidro a projectar. Esta central usa o princípio de variação de coluna de água, e encontra-se localizada na ilha do Pico, Açores. São de seguida apresentados os objectivos deste trabalho, que consistem na selecção de materiais de fabrico dos componentes, desenvolvimento de uma metodologia para projectar juntas aparafusadas em materiais compósitos, dimensionamento e comparação de duas juntas concorrentes em materiais compósitos: junta solicitada à tracção e junta solicitada ao corte, validação da análise e estudo das causas dos vários tipos de falha destas juntas. A parte I deste trabalho é o resultado da pesquisa bibliográfica efectuada para levar a cabo os objectivos definidos. Assim, começa por se fazer uma descrição dos materiais e processos de fabrico que mais se adequam ao presente projecto, nomeadamente fibra de vidro, resinas, tecidos, impregnação manual, RTM e infusão por vácuo. Daqui resultou que os materiais mais adequados para esta aplicação são fibra de vidro do tipo E e resina polyester devido ao seu baixo custo e larga utilização em aplicações estruturais marinhas. O processo de fabrico mais eficiente é a infusão por vácuo devido á sua vocação para pequenas séries de produção, a poupança que permite em termos de mão-de-obra, a complacência com normas de emissão de voláteis e as boas propriedades das partes produzidas. No capítulo II da parte I são discutidos os tópicos relacionados com juntas em materiais compósitos. Da pesquisa levada a cabo conclui-se que as grandes vantagens das juntas aparafusadas são a sua facilidade de montagem e desmontagem, facilidade de inspecção e capacidade de ligar quaisquer tipos de materiais. Quanto à furação de compósitos é importante referir a necessidade de utilizar ferramentas resistentes e parâmetros de maquinação que minimizem o dano infligido aos laminados. Isto é possível através da selecção de ferramentas com passos baixos que reduzam igualmente a dimensão do seu centro estático responsável pela força axial exercida sobre o laminado - principal factor causador de dano. Devem-se igualmente utilizar baixas velocidades de avanço e elevadas velocidades de rotação. É importante salientar a importância da realização de pré-furação, de utilização de um prato de suporte na superfície de saída do laminado e a existência de ferramentas especialmente concebidas para a furação de compósitos. Para detectar e quantificar o dano existente num furo destacam-se os métodos de inspecção ultrasónica e a radiografia. Quanto aos parâmetros que influenciaram o comportamento de juntas aparafusadas destacam-se os rácios largura/diâmetro, distância ao bordo/diâmetro, espessura/diâmetro, pré-tensão, fricção, sequência de empilhamento e respectivas proporções, dimensão das anilhas e folga entre o parafuso e o furo. A pesquisa efectuada visando metodologias de projecto fiáveis ditou a necessidade de utilizar métodos que permitiram determinar o parafuso mais carregado de uma junta, efectuar o cálculo de tensões no mesmo, e ainda métodos que permitam determinar a primeira falha que ocorre no laminado bem como a falha final no mesmo. O capítulo III da primeira parte descreve os métodos de análise de tensões necessários para as metodologias de projecto utilizadas. Aqui é apresentada a teoria clássica da laminação, um método para determinação do parafuso mais carregado, um método analítico baseado na teoria da elasticidade anisotrópica de um corpo e o método dos elementos finitos. O método para determinar o parafuso mais carregado - análise global - consiste num modelo bidimensional de elementos finitos em que 2 laminados coincidentes são modelados com elementos lineares de casca com 4 nós, sendo a extremidade de um laminado restringida em todos os graus de liberdade e a extremidade oposta do segundo laminado carregada com a carga pretendida. Os laminados são ligados através de elementos mola que simulam os parafusos, sendo a sua constante de rigidez previamente calculada para este fim. O método analítico modela o contacto assumindo uma distribuição de pressão cosinoidal ao longo de metade do furo, e é válido para laminados simétricos e quasi-isotrópicos. O método dos elementos finitos é o que mais factores permite ter em conta, sendo os modelos tridimensionais com um elemento por camada os que melhor modelam o estado de tensões experienciado por uma junta aparafusada em materiais compósitos. O tópico de análise de falha é abordado no capítulo 4 da primeira parte. Aqui são apresentados os resultados do world wide failure exercice que compara vários critérios de falha existentes até 2004, fazendo-se referência a desenvolvimentos recentes que têm ocorrido nesta área. O critério de Puck surge como aquele que permite previsões de falha mais exactas. O critério de falha de Hashin 3D foi o escolhido para o presente trabalho, devido à sua facilidade de implementação num modelo de elementos finitos, à sua capacidade para detectar modos de falha subcríticos e à sua utilização em trabalhos anteriores que apresentaram previsões de falha muito próximas dos dados experimentais. Também neste capítulo se apresentaram os vários tipos de falha de uma junta aparafusada em materiais compósitos, apresentando as causas de cada uma. Por fim, na última secção, apresenta-se o método de dano progressivo que se desenvolveu para prever a primeira falha final do laminado. Este é muito interessante tendo permitido previsões de falha muito próximas dos resultados experimentais em trabalhos anteriores. Este método é iterativo e encontra-se dividido em 3 passos: Análise de tensões, análise de falha utilizando o critério de Hashin 3D e degradação de propriedades, de acordo com o tipo de falha detectada. Para além dos passos referidos, existe ainda um quarto responsável pelo fim da análise que consiste na aferição da existência ou não de falha final e respectivo tipo de falha (por pressão de contacto, por tensão ou por esforços de corte). No capítulo V da primeira parte é apresentado o resultado de uma pesquisa das normas de teste necessárias para obter as propriedades dos materiais requeridas para a aplicação dos métodos descritos neste trabalho. A parte II deste trabalho consiste na aplicação dos métodos apresentados na parte I ao caso concreto em estudo. Os softwares Microsoft Excel, Matlab e ANSYS foram utilizados para este fim. A junta começa por ser dimensionada estimando a espessura necessária do componente e o número e características dos parafusos. De seguida foi feita uma análise global à flange em estudo determinando a força suportada pelo parafuso mais carregado. Após esta análise desenvolveu-se um modelo tridimensional de elementos finitos da zona em que se encontra o parafuso mais carregado, utilizando elementos sólidos lineares e isoparamétricos de 8 nós e uma malha gerada pelo método directo. Aplicou-se a este modelo o algoritmo de dano progressivo descrito na primeira parte. Começou por se incluir explicitamente o parafuso, anilhas, pré-tensão e a modelação dos vários contactos com fricção posteriormente simplificado o modelo restringindo radialmente os nós da porção carregada do furo, excluindo os factores mencionados inicialmente. Procurou-se validar o modelo utilizando o método de cálculo de tensões descrito na primeira parte, desenvolvendo um programa em Matlab para o efeito. Tal não foi possível tendo-se incluído a tentativa realizada em anexo. Para efeitos de dimensionamento, desenvolveu-se um modelo de elementos finitos de duas dimensões da junta em causa, utilizando elementos de casca lineares de quatro nós isoparamétricos com uma espessura unitária. Através da análise de tensões efectuada com este modelo, e utilizando um método combinado programado em linguagem paramétrica, foi possível dimensionar as duas juntas concorrentes pretendidas. Este método combinado consistiu no cálculo de tensões em pontos localizados sobre uma curva característica e utilização de um critério de falha quadrático para cálculo da espessura necessária para a junta. O dimensionamento ditou que a junta solicitada à tensão necessita de pelo menos 127% das camadas e do custo de uma junta solicitada ao corte equivalente.

Estudo de digestão anaeróbia de resíduos sólidos agro-alimentares em instalação piloto

Hoje em dia são várias as energias “verdes” que beneficiam de forma inequívoca o meio ambiente, de modo a aproveitar recursos naturais disponíveis na natureza. Entre todos os tipos de energias limpas, surge a produção de biogás. É de notar que apesar de ser uma forma de energia já utilizada há muitos anos, esta pode ser melhorada através de uma gestão adequada de todos os recursos envolvidos na sua produção. Consegue-se desta forma, optimizar a produção de biogás, contribuindo para uma rentabilização do funcionamento de uma instalação. Para esta optimização é necessária uma análise e caracterização detalhada dos resíduos utilizados na geração desta energia. O presente trabalho foca-se no estudo da produção de biogás através de digestão anaeróbica. Este trabalho baseia-se num estudo real de produção de biogás, num reactor à escala semi-industrial, e com uma temperatura de trabalho em regime mesofílico (37°C). O substrato utilizado para a alimentação deste reactor foi cedido por uma conhecida indústria do ramo alimentar e consistia numa mistura de “casca” de batatas e lamas, numa proporção de 30% e 30% respectivamente. Em termos de resultados Óbidos neste projecto, verificou-se uma redução de cerca de 40% dos sólidos totais, o que indicia, aparentemente, a existência de dificuldades na hidrólise dos compostos em suspensão. A remoção orgânica na sua globalidade oscilou numa ampla gama de valores, com um valor médio de cerca 50%. A larga variedade de resultados pode estar relacionada com a heterogeneidade da amostra da alimentação. Apesar da existência de algumas dificuldades inerentes à realização do trabalho prático, concluiu-se que o substrato utilizado neste estudo revela grande potencial de produção de biogás.

Concepção de uma instalação frigorífica com atmosfera controlada para a conservação de uvas de mesa

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Avaliação da auto-suficiência energética na indústria nacional arrozeira

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia mecânica

Saúde, doença e trabalho: ganhar ou perder a vida a trabalhar?

O risco laboral que sujeita o trabalhador a um acidente ou a uma doença profissional – sempre relacionado com o meio ambiente onde este se insere como é o caso das atividades ligadas a contaminantes ambientais, utilizados ou produzidos – é potencialmente nocivo para a comunidade onde a empresa se insere. O local de trabalho e a empresa não podem ser “agentes” nocivos para o ser humano, para a comunidade e para a natureza em geral. A empresa ou serviço público, as condições de trabalho e as vivências que se fazem no espaço do trabalho deverão ser agentes ao serviço do progresso e do desenvolvimento social, ambiental e cultural. Isto só será possível através da educação – o tratamento destes problemas deveria estar na escola desde os primeiros anos de escolaridade – da informação e da formação dos trabalhadores em geral e dos próprios empresários ou gestores. Por outro lado, impõe-se o cumprimento da lei e a certificação das empresas em normas técnicas que as levem a adotar práticas organizacionais saudáveis, para os e as trabalhadoras e para o meio ambiente. Em defesa da saúde de quem trabalha e do desenvolvimento humano, os atuais conceitos de produtividade e de competitividade vão ter de ser postos em causa. Estamos desafiados a trazer para o debate novos paradigmas para os objetivos económicos e para a conceção estrutural das empresas e, ainda, novos conceitos para o emprego, impregnando-os de dignidade.

Consumo de benzodiazepinas por idosos institucionalizados: inapropriação, qualidade de sono e contributo para a segurança na medicação

A racionalização do uso de medicamentos constitui-se como um fator contribuinte para a melhoria da segurança do doente, particularmente no que respeita à segurança na medicação, tendo-se tornado prioritária para as organizações e instituições de saúde. A avaliação do uso de medicamentos inapropriados no idoso constitui-se como uma medida que concorre para evitar, prevenir ou corrigir eventos adversos associados ao seu uso. As benzodiazepinas são uma das classes de medicamentos mais prescritas em idosos. No entanto, e apesar de sua utilidade clínica, algumas benzodiazepinas são consideradas inapropriadas nesta faixa etária por potenciarem o efeito sedativo e aumentar a incidência de quedas e fraturas. A longo prazo, na promoção da qualidade do sono, a sua efetividade é discutível já que a toma de uma benzodiazepina para a resolução de um problema como o sono, muitas vezes pontual, passa a ser um problema crónico de exigência de toma contínua, sem que a qualidade deste seja restabelecida, pondo em risco a segurança do doente. Este estudo tem como objetivo caracterizar o consumo de benzodiazepinas por idosos institucionalizados, numa instituição de longa permanência do concelho de Sesimbra, sua inapropriação e a relação com a qualidade de sono. Foi desenvolvido um estudo descritivo e transversal, assente no paradigma qualitativo, com a recolha de dados a decorrer em três momentos: registo de informação em grelha própria da caracterização sociodemográfica e da caracterização do consumo de benzodiazepinas; aplicação do índice de Katz para determinar a funcionalidade dos participantes; aplicação do questionário adaptado do Pittsburgh Sleep Quality Index para avaliação da qualidade do sono. A inapropriação foi avaliada pela aplicação dos critérios de Beers. Após aplicação dos critérios de inclusão (idade superior a 65 anos e capacidade funcional) aos 97 utentes da instituição, a amostra foi constituída por 51 utentes. Foi recolhido consentimento informado de todos os participantes. Os resultados obtidos mostram que 46% das benzodiazepinas consumidas são de duração intermédia de ação, observando-se ainda um valor considerável de consumo de benzodiazepinas de longa duração de ação (36%). Estes valores correspondem a um grau elevado de inapropriação, potenciando os riscos para a segurança do doente nesta faixa etária. O lorazepam 2,5mg é a benzodiazepina mais utilizada como hipnótico. Mas, apesar do consumo deste grupo de medicamentos 81,6% dos idosos que consumem benzodiazepinas não apresentam boa qualidade de sono (PSQI>5), enquanto 77% dos idosos que não consomem benzodiazepinas apresentam boa qualidade de sono (PSQI≤5). Nos idosos que consomem benzodiazepinas, a média de tempo despendido na cama até adormecer foi de cerca de 55 minutos, valor superior ao grupo que não consome benzodiazepinas, onde a média é de 27 minutos. Neste grupo de idosos, o consumo de benzodiazepinas não só é inapropriado como não contribuiu para uma melhoria na qualidade de sono nem para a segurança do doente, como são os consumidores de benzodiazepinas que apresentam uma pior qualidade de sono, nas suas várias dimensões.

Otimização de placas compósitas laminadas utilizando redes neuronais e enxames de partículas

Trabalho Final de mestrado para obtenção do grau de Mestre em engenharia Mecância