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.

Desgaste ondulatório em caminhos de ferro

Trata-se de uma análise técnica completa a um desgaste específico que aparece frequentemente nos sistemas ferroviários, sejam eles comboios (passageiros, carga e alta velocidade), Metropolitanos (ligeiros e pesados) ou mesmo sistemas de carros eléctricos. Anualmente são gastos pelos sistemas ferroviários, consideráveis somas na correcção dos defeitos provocados pelo aparecimento do desgaste ondulatório nos carris de rolamento. Ainda hoje a relativa pouca troca de conhecimentos entre os diversos sistemas ferroviários (limitado a alguns comités: UIC, UITP E ALAMYS), leva à ainda existência de algum desconhecimento sob este fenómeno específico (desgaste). Apresenta-se uma dissertação completa sob o tema, valorizada pela experiência profissional passado num sistema ferroviário (ver CV anexo), bem como de outros sistemas congéneres; elaborada segundo os objectivos da manutenção: que possa constituir um documento técnico (manual), compilador de algumas experiências práticas, com conclusões. A oportunidade de desenvolver tal relatório técnico completo, afigura-se oportuna, dada a opção pela implementação da alta velocidade em Portugal em bitola europeia, pela entrada do sector privado no sector ferroviário e surgimento recente dos Metropolitanos do Porto, Margem Sul do Tejo e futuramente Coimbra.

Construção de obras de arte de médio vão através do método construtivo de viga de lançamento (V.L.)

O presente relatório de estágio enquadra-se no âmbito do Trabalho Final de Mestrado no curso de Engenharia Civil, perfil de Estruturas, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. Desta forma, foi realizado um estágio na empresa Opway – Engenharia, com a duração de 16 semanas, com integração na Direcção Técnica e de Inovação desempenhando as funções de análise e acompanhamento de obras de arte especiais de médio vão. Pretende-se demonstrar, neste relatório, a grande especificidade deste tipo de construções quer ao nível do Dimensionamento como ao nível da Construção. Ao nível do processo de Dimensionamento são apresentados dois capítulos, um relativo ao projecto de alterações de uma Viga de Lançamento e outro relativo ao projecto de execução de um viaduto construído através deste tipo de cimbres. Desta forma, o Capítulo 2 aborda os principais factores a ter em consideração num caso de adaptação de um cimbre deste tipo, utilizado anteriormente num determinado tabuleiro, para um novo tabuleiro a realizar, com características necessariamente diferentes. Por sua vez, o Capítulo 5 prende-se com uma análise e descrição de um projecto de execução de um tabuleiro de um viaduto construído por este método construtivo. No âmbito de Construção, o Capítulo 3 aborda o método de funcionamento deste tipo de cimbres desde que chega ao local da empreitada, até à sua saída. O Capítulo 4 consiste numa avaliação de soluções para a construção de um tabuleiro, onde a solução inicial consistia na construção por avanços sucessivos enquanto que a solução variante, (adoptada), consiste na construção por lançamento incremental. Neste capítulo está demonstrada a variação de quantidades de materiais entre as duas soluções e consequentemente a sua tradução em valores monetários. Os casos de estudo, que serviram como base de trabalho, ao nível do acompanhamento da construção foram, o Viaduto ferroviário de alta velocidade “O Marco”, em Santiago de Compostela e o Viaduto sobre o Rio Águeda em Ciudad Rodrigo. Ao nível do aspecto de projecto, o caso em estudo foi do Viaduto sobre a Ribeira de Zacarias (V3), integrado na subconcessão do Douro Interior, Alfândega da Fé. Este relatório resulta da análise de documentos relativos aos diferentes tipos de projecto mencionados como também da oportunidade de realização de acompanhamento da construção deste tipo de obras de arte.

Enquadramento das novas infra-estruturas ferroviárias e logísticas no desenvolvimento urbanístico da cidade de Elvas

A Alta Velocidade chegou à Europa há aproximadamente trinta anos, França foi o país pioneiro a aderir a este meio de transporte. Inicialmente visto como meio de redução do tráfego aéreo entre grandes cidades, cedo se compreendeu que a sua utilização poderia trazer mais benefícios, começando então a sua construção noutros países europeus. Na altura em que Portugal projecta a construção de uma rede de Alta Velocidade, utilizando-a não como simples transporte de passageiros mas também como catalisador de uma afirmação no mercado logístico e do transporte de mercadorias Ibero-Europeu e afirmando os seus principais portos como portas Atlânticas de entrada na Europa, torna-se importante a compreensão dos impactos que este investimento poderá vir a ter no futuro. A criação de pontos logísticos servidos por comboios de Alta Velocidade ao longo do país faz da cidade de Elvas um ponto de especial interesse. A concentração de três infra-estruturas como a ferrovia de alta velocidade, a plataforma logística e a linha de mercadorias Sines/Elvas num só ponto, fazem com que esta cidade se destaque das outras relativamente aos impactos que poderá vir a sofrer. Os efeitos provocados por este tipo de infra-estruturas, particularmente no caso das Redes de Alta Velocidade, são difíceis de prever sendo por essa razão necessária a análise detalhada de todos os elementos com influência neste local, resultando no entanto sempre num motor do desenvolvimento e da criação de novo tecido urbano e actividades. A grande proximidade entre Elvas e Badajoz, cidades que irão no futuro partilhar a maioria destas infra-estruturas, além da ligação centenária que existe entre os povos das duas cidades e dos dois países fazem deste projecto um caso de estudo particularmente interessante em que o sucesso do mesmo estará sempre dependente da cooperação estratégica que os dois venham a desenvolver.

Caracterização mecânica de misturas betuminosas a aplicar em infra-estruturas de transportes

A maioria das infra-estruturas de transportes, nomeadamente os pavimentos rodoviários e aeroportuários, são constituídas por misturas betuminosas, o que permite um bom desempenho e uma adequada durabilidade, nas condições usuais de serviço. As misturas betuminosas são ainda amplamente utilizadas na construção de zonas de estacionamento de veículos, tendo-se verificado recentemente a sua aplicação também em infra-estruturas ferroviárias. Face à necessidade de melhorar o desempenho das vias-férreas, permitindo uma concepção mais durável de linhas de alta velocidade e uma redução dos custos da sua manutenção, tem-se vindo a desenvolver diversos estudos para promover a utilização de novos materiais, principalmente através da incorporação de misturas betuminosas. O presente trabalho tem como objectivo a caracterização do comportamento mecânico de misturas betuminosas a aplicar em infra-estruturas de transportes. Como metodologia para o estudo do comportamento mecânico das misturas betuminosas foram realizados em laboratório ensaios de cargas repetidas, nomeadamente, ensaios de flexão em quatro pontos para determinação da rigidez e da resistência à fadiga e ensaios de compressão triaxiais cíclicos para avaliação do comportamento à deformação permanente. A resistência à fadiga das misturas betuminosas em estudo foi avaliada através do ensaio de flexão em quatro pontos, com extensão controlada, e aplicação de um carregamento sinusoidal com diferentes frequências, de acordo com o procedimento de ensaio da norma europeia EN 12697-24 (2004 + A1: 2007). A resistência à deformação permanente das misturas betuminosas foi analisada através de ensaios de compressão triaxiais cíclicos, submetendo-as a uma tensão de confinamento estática pela aplicação parcial de vácuo e a uma pressão axial cíclica sob a forma rectangular, de acordo com a norma europeia EN 12697-25 (2004). O conhecimento destas propriedades mecânicas assume particular importância ao nível da formulação das misturas betuminosas, do dimensionamento de uma estrutura ou do estabelecimento de uma adequada solução para uma obra de reabilitação duma infra-estrutura de transportes. Para este estudo foi utilizado um modelo físico construído numa fossa no LNEC, com o propósito de serem testadas três substruturas ferroviárias não convencionais, utilizando sub-balastro betuminoso. A selecção das substruturas foi efectuada após uma análise de várias secções de estruturas já testadas e aplicadas noutros países, de forma a proporcionar comparações fiáveis entre elas. Os resultados obtidos mostraram que a mistura betuminosa AC20 base 50/70 (MB) aplicada na camada de sub-balastro é adequada para ser aplicada nas infra-estruturas de transportes pois apresenta um bom desempenho à fadiga e à deformação permanente. Através dos ensaios efectuados foi ainda possível entender a importante influência das características volumétricas, principalmente da porosidade para o bom comportamento da mistura betuminosa.

Construção de obras de arte de pequeno e médio vão

O presente relatório de estágio, correspondente ao 2º Ciclo do Ensino Superior – Mestrado em Engenharia Civil, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, incide sobre a análise e acompanhamento da construção de obras de arte de pequeno e médio vão, numa empreitada realizada pela empresa OPWAY-Engenharia. Pretende-se ilustrar a grande especificidade deste tipo de obras, bem como as principais problemáticas que lhes estão associadas. O principal objectivo deste trabalho foi, através da abordagem destas questões, contribuir para a clarificação de determinados aspectos; de ordem construtiva, na óptica de esclarecer e entender através de uma observação directa, as obras de arte, o comportamento dos materiais e a situação estrutural. Os casos de estudo que serviram como base de trabalho para este relatório foram seis Obras de Arte integradas na empreitada da construção da auto-estrada A16, mais concretamente: PS4A, PI1A, PA6, PSCF, PS0A e PS0B. Cada uma destas obras tem um processo construtivo distinto. Destacam-se aqui, as Passagens Superiores que se intersectam no nó de alta velocidade sobre a CREL, a PS0A e PS0B. O relatório resulta da experiência adquirida através da análise ao nível do projecto, destas obras e suas alterações, mas sobretudo na vivência da sua execução, muito particularmente no que diz respeito à elaboração e acompanhamento dos respectivos planos de execução, entendendo os diferentes processos construtivos numa vertente operacional. Para a realização desse estudo, executou-se pesquisa bibliográfica de forma a obter um melhor conhecimento sobre o assunto. O presente trabalho teve como base o registo das soluções para elaboração dos processos construtivos de cada uma das obras.

Análise do transporte ferroviário de mercadorias associado à problemática da diferença de bitola entre linhas da rede ferroviária: estudo do caso prático: ligação do porto de Aveiro ao corredor internacional de mercadorias E-80

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

Estudo de viabilidade de utilização de VLC em infra-estruturas ITS baseadas em semáforos rodoviários a LEDs

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Gasodutos de alta pressão

A presente dissertação expõe o trabalho desenvolvido ao longo do estágio de natureza profissional, integrado no curso de Mestrado de Engenharia Mecânica - Perfil de Manutenção e Produção. Sob uma orientação bem definida, a principal motivação deste trabalho consistiu na análise de eficácia dos métodos do projecto, construção e instalação dos gasodutos de gás natural em conformidade com os códigos e normas aplicáveis, de forma a verificar se a sua integridade pode ser eficazmente monitorizada pelas diversas técnicas de inspecção executadas. No presente documento é inicialmente abordado o impacto do gás natural nos tempos actuais, seguidamente é descrita a metodologia adjacente aos processos de construção em que se incluiu a análise de um aço para o fabrico de tubagens. Seguidamente é efectuada a descrição das etapas no terreno que constituem a construção de um gasoduto, designadamente a: Abertura de Pista, Alinhamento de Tubagem, Colocação do Tubo à Vala, Curvatura de Tubos, Atravessamentos, Soldadura, Controlo não Destrutivo, Revestimento, Ensaios diversos (Dieléctricos, Resistência Mecânica, Estanquidade), Cobertura da Vala, Protecção Catódica, Sinalização e Instrumentação (e.g.: SCADA). Posteriormente são descritas as técnicas de inspecção. Posteriormente são analisadas as técnicas de inspecção mais utilizadas em fase de exploração de um gasoduto, considerando a inspecção a sistemas de Protecção Catódica, a inspecção por PIGs e a inspecção por Ondas Guiadas. Sob uma lógica de constante evolução tecnológica torna-se imperativo adaptar os actuais processos de construção a sistemas onde a optimização ao nível dos materiais (aços) pode constituir uma mais valia para o projecto, pelo que é efectuada uma análise de abordagem futura para os gasodutos. A instalação de uma gasoduto obedece ao complexo cumprimento das diversas etapas, sendo a fiabilidade de cada actividade determinante para o sucesso das fases subsequentes. Foi dada uma especial atenção à Protecção Catódica, tendo-se demostrado que esta técnica é actualmente um dos meios mais eficazes para atenuar e prevenir a degradação por corrosão, pois este é o mecanismo de falha mais premente. A adopção de novos aços poderá traduzir-se numa redução de recursos materiais na construção e redução dos custos associados. Um gasoduto é uma infra-estrutura ainda em constante dinamismo. A evolução tecnológica ao nível dos materiais tem efeitos práticos no cálculo, construção e exploração reflectindo a optimização dos processos e a satisfação das necessidades energéticas, por via da inovação nos gasodutos de alta pressão.

Desenvolvimento de uma linha de metropolitano ligeiro entre as linhas ferroviárias de Cascais e Sintra: "Metro de Oeiras"

Nos últimos anos tem-se constatado um agravamento da mobilidade em Agualva- Cacém e nas áreas envolventes ao eixo definido pela EN249-3. No desenvolvimento da linha de metro ligeiro considerou-se como objectivo prioritário a definição dum espaço canal e das respectivas infra-estrururas associadas, de forma a assegurar uma boa interligação das Linhas de Sintra e de Cascais e a conexão aos pólos tecnológicos TagusPark, Lagoas Park e Quinta da Fonte, abrangendo uma zona de influência significativa. A construção de “park & ride” junto às estações de metro ligeiro vai fomentar a transferência do transporte individual para o transporte colectivo contribuindo para a melhoria de qualidade de vida em zonas muito congestionadas e com elevados índices de poluição. Na elaboração do projecto foram superadas as dificuldades de inserção nas zonas com alta densidade e com orografia caracterizada por vales profundos. A linha tem uma extensão de 16,8 km em sítio próprio, com 23 estações e será explorada com 22 composições de 310 lugares, realizando o tempo de percurso de 25 minutos entre Oeiras e o Tagus Park ou entre Cacém e o Tagus Park. Para a concretização deste projecto foi estimado um investimento de 402 milhões de euros, incluindo a aquisição de material circulante em três fases. O custo da manutenção e exploração será de 12 milhões de euros/ano. A linha de metro ligeiro servirá cerca de 201 mil pessoas na sua área envolvente (a uma distância de 450m do eixo) e transportará 32 milhões de passageiros no Ano 0 e 54 milhões no Ano 30. O custo por passageiro transportado será de 0,74€ no Ano 0 e de 0,50€ no Ano 30.

Controlo de velocidade e monitorização de um motor de indução trifásico suportados em microcontrolador

O bom desempenho dos motores de indução trifásicos, ao nível do binário, em velocidades de funcionamento abaixo da velocidade nominal, faz deles uma boa opção para realizar o controlo de velocidade nesta gama de velocidades. Actualmente, com o rápido avanço da electrónica de potência é mais acessível a implementação de dispositivos que permitam variar a velocidade dos motores de indução trifásicos, contribuindo para que estas máquinas sejam cada vez mais utilizadas em accionamentos de velocidade variável. Este trabalho tem como objectivo o estudo prático da utilização da técnica de controlo escalar por variação simultânea da tensão e frequência (V/f) no accionamento do motor de indução trifásico. Para o efeito, foi implementado um conversor de potência compacto do tipo ondulador de tensão trifásico. Os sinais de comando para o conversor, que utilizam a modulação por largura de impulso, são gerados por um microcontrolador, que para além das capacidades normais de um dispositivo desse tipo, pemite ainda o processamento digital de sinal. O microcontrolador permite ainda a monitorização da velocidade de rotação do motor e da corrente no motor. A análise do desempenho do sistema incide essencialmente sobre o controlo da velocidade de rotação do motor, tendo sido criadas várias condições de funcionamento, com diferentes inclinações das rampas de aceleração e desaceleração.

Metodologia para a selecção de funções de maquinagem em sistemas CAD/CAM, para operações de fresagem multi-eixos

O presente trabalho aborda a construção de protótipos utilizando um centro de maquinagem CNC multi-eixos. É feita também uma abordagem ao novo formato que se encontra em desenvolvimento para a transferência de dados entre os softwares de CAD/CAM e os controladores CNC. Este novo formato de dados conhecido por STEP-NC tem como objectivo principal a comunicação directa entre os controladores CNC e os softwares de CAD/CAM, o que actualmente não é possível, uma vez que existe a necessidade de recorrer sempre a um pós-processador de dados para converter as trajectórias de maquinagem criadas pelos softwares de CAD/CAM em linguagem ISO específica para cada controlador CNC. A inovação introduzida com a elaboração deste trabalho consiste na obtenção de protótipos num centro de maquinagem CNC utilizando um único aperto do bruto de maquinagem. Para isso recorreu-se à fixação do bruto de maquinagem directamente à bucha do eixo rotativo (4º Eixo), permitindo assim que este rode quando existe a necessidade de maquinar uma outra face do protótipo, evitando desta forma a criação de novas fixações e a presença de um operador junto da máquina. A utilização deste novo método permite-nos ainda uma grande aproximação entre os centros de maquinagem CNC e as máquinas de prototipagem rápida (por adição de camadas) dado que em ambas se podem obter protótipos sem a intervenção do operador durante a totalidade da sua construção. Os testes práticos foram realizados no Instituto Superior de Engenharia de Lisboa (ISEL), e a peça utilizada como protótipo para a realização dos ensaios foi facultada por uma empresa especializada na construção de componentes aeronáuticos (LAUAK Portuguesa).

Análise do funcionamento do modulador de impulsos genérico de alta tensão (MIGAT), com base no programa de simulação PSPICE

Nesta dissertação referem-se as potencialidades dos programas simuladores de circuitos electrónicos, as suas principais vantagens e desvantagens nas fases de projecto, desenvolvimento e teste de circuitos electrónicos. Justifica-se a escolha do programa simulador Pspice, (Programa de Simulação com ênfase em Circuitos Integrados) em detrimento de outros softwares de simulação. Desenvolve-se o studo dos dispositivos semicondutores de potência (DSP) nomeadamente, díodos de potência PIN e IGBTs utilizados no Circuito Modulador de Impulsos Genéricos de Alta Tensão (MIGAT), bem como dos seus modelos equivalentes e parâmetros principais, para implementação em simulação utilizando o programa Pspice. Propõe-se um método de determinação dos parâmetros do modelo do díodo de potência utilizando essencialmente os manuais dos fabricantes. A validade dos parâmetros determinados é aferida, recorrendo-se à análise comparativa entre os dados obtidos através do modelo Pspice do díodo e as curvas características reais do componente. Referem-se as diferentes tipologias e modos de funcionamento para o circuito MIGAT, baseados no conceito do “gerador de Marx”, recorrendo unicamente a DSP. Tendo como base o simulador Pspice, analisam-se as características relevantes de funcionamento, para uma versão simplificada do circuito MIGAT que gera impulsos bipolares de alta tensão, para vários regimes de funcionamento, com diversos tipos de carga e com a inclusão de elementos parasitas (capacidades e indutâncias distribuídas) e estuda-se a influência destes elementos nos regimes de funcionamento do circuito e das condições mais favoráveis para o funcionamento dos DSP.

Comparação da velocidade da onda de pulso em indivíduos normotensos vs hipertensos controlados

A Hipertensão Arterial (HTA) possui, em Portugal e no mundo, altos valores de incidência e prevalência, sendo responsáveis por elevados números de complicações cardiovasculares. A Velocidade da Onda de Pulso (VOP) constitui-se enquanto marcador precoce de compromisso arterial. É conhecida a relação entre a HTA e o aumento da VOP por diminuição da distensibilidade arterial. Haverá diferenciação quanto à distensibilidade arterial entre indivíduos normotensos e indivíduos hipertensos controlados sob terapêutica? Objetivo geral: avaliar as repercussões vasculares da hipertensão arterial em indivíduos hipertensos controlados em comparação com indivíduos normotensos, através da medição da velocidade da onda de pulso.

Projecto e implementação de um sistema de alimentação para um transformador de alta tensão

Neste trabalho pretende-se estudar, dimensionar e implementar experimentalmente de um sistema de alimentação para transformadores de alta tensão a alta frequência. Este sistema será constituído por dois elementos principais, um rectificador monofásico em ponte totalmente controlado e por um inversor de tensão. Inicialmente realizou-se um estudo sobre as diferentes topologias possíveis para o rectificador considerando diferentes tipos de carga. Realizou-se, também, um estudo sobre o circuito de geração dos impulsos de disparo dos tiristores, executado com base num circuito integrado TCA 785, dimensionou-se os elementos constituintes do circuito de disparo, e de um sistema de controlo da tensão de saída do rectificador. Posteriormente estudou-se o funcionamento do inversor de tensão, definindo-se os modos de operação e dimensionou-se um circuito ressonante tendo em conta os parâmetros construtivos do transformador que se pretende utilizar. Finalmente procedeu-se à implementação prática dos sistemas previamente dimensionados e simulados e à apresentação dos respectivos resultados.