Simulação de sistemas distribuídos de manufactura

Os sistemas distribuídos de manufactura (SDM) possuem como principais características a capacidade de executarem processos de manufactura de forma distribuída em ambientes heterogéneos, em que os diversos estágios e parceiros envolvidos funcionam de forma autónoma. Dotados de uma boa capacidade de adaptação a mercados em constante mudança, são sis-temas complexos e dinâmicos, sendo difícil prever o seu desempenho sem abordagens adequadas, nomeadamente, recorrendo a métodos de simulação. No entanto os pacotes de simulação que existem actualmente, apesar de boa qualidade e bastante flexíveis, ainda se caracterizam por uma limitada capacidade para a simulação de SDM. Por outro lado, o desenvolvi-mento duma ferramenta de manufactura que combine a simulação ao nível local de processos de manufactura (por exemplo: com robôs e maquinas industriais) e a correspondente ao nível global e distribuído, revela-se significativamente complexo e oneroso. Ao invés de se desenvolver tal sistema, com este trabalho, pretende-se especificar um modelo e respectiva ferramenta que permita a simulação de SDM, recorrendo a produtos comerciais já existentes, mediante a definição duma estratégia de interoperabilidade entre as ferramentas. A simulação em simultâneo, de forma agregada e em tempo real dos diversos níveis estratégicos e locais de um SDM, permite assim uma melhor estimativa do seu desempenho futuro.

A aprendizagem e o ensino do método cartesiano no plano com o CD-ROM da escola virtual

Esta investigação visa estudar a forma como os materiais educativos em ambientes interactivos e dinâmicos, no CD-ROM da Escola Virtual, desenvolvem a competência dos alunos na aprendizagem da geometria e em particular, no tema relativo ao método cartesiano no plano. A metodologia de investigação insere-se no paradigma interpretativo e segue uma abordagem qualitativa. Foi seleccionada uma turma do 11.º ano de escolaridade de um curso profissional, de uma Escola Secundária do distrito de Lisboa. A recolha de dados decorreu ao longo de dois meses, e recorreu a técnicas diversas como observação das aulas, questionários, registo vídeo, entrevistas e seu registo áudio. Os resultados obtidos neste estudo permitem concluir que a utilização do CDROM da Escola Virtual foi muito vantajosa no desenvolvimento do método cartesiano do plano e que a interactividade e animação gráfica presente contribuíram para uma boa compreensão dos conteúdos. Contudo, verificou-se que as potencialidades, dinâmicas e interactivas desta ferramenta nem sempre são suficientes e eficazes para a compreensão e apropriação de conceitos, por parte dos alunos. Quando os alunos não conseguem acompanhar as explicações no CD-ROM, o professor tem um papel preponderante, no sentido de os orientar, na procura de informação, ou de os ajudar na superação das dificuldades. Também permitiu concluir, que a utilização do CD-ROM influenciou de modo positivo a motivação dos alunos e favoreceu o trabalho colaborativo. A aprendizagem dos conceitos matemáticos processou-se a partir das interacções entre os grupos e entre os elementos de cada grupo, e através das acções mediadas pelos artefactos, designadamente o CD-ROM da Escola Virtual e seus recursos.

Conceção, simulação e validação experimental de sondas de correntes induzidas para ensaios não destrutivos de geometrias tubulares

Os Ensaios Não destrutivos de (END) por Correntes Induzidas (CI) são uma das principais técnicas utilizadas na inspeção de tubagens, nomeadamente em caldeiras e permutadores de calor. Apesar de ser uma técnica comum e com muitos anos de experiência acumulada, existem algumas condições onde persistem dificuldades, como é o caso da deteção de micro defeitos com orientação tangencial. Por outro lado, assiste-se atualmente a uma exigência cada vez maior do ponto de vista da fiabilidade dos sistemas e sondas de CI. Um exemplo particular dessa exigência é a inspeção de um perfil com geometria tubular em aço inox 316LN (JK2LB), o qual constitui as bobinas poloidais do International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). O objetivo central deste trabalho foi desenvolver e validar experimentalmente diferentes tipos de sondas de CI para a deteção de micro defeitos no interior de componentes de geometria tubular, com vista a reduzir o limiar de detetabilidade dos defeitos com orientação tangencial, e assim aumentar a fiabilidade de inspeção. Foram concebidas, produzidas e validadas experimentalmente quatro novas sondas de CI e foram replicadas três configurações já existentes. Foram realizadas simulações numéricas das diferentes sondas, sob diferentes condições de inspeção e criaram-se os meios laboratoriais adequados para a realização dos END. Os resultados experimentais mostraram que as novas sondas desenvolvidas permitem detetar com clareza defeitos tangenciais com 2 mm de comprimento e 0.5 mm de profundidade, o que está claramente abaixo do limiar de detetabilidade das sondas convencionais constituídas por bobinas toroidais. As simulações numéricas permitiram descrever e caracterizar com sucesso alguns fenómenos elétricos e magnéticos envolvidos no funcionamento das sondas. Em termos genéricos, foi estabelecido um importante conhecimento processual dos END por CI de geometrias tubulares.

Automatização do sistema de alinhamento utilizado na calibração de hidrómetros pelo método de Cuckow

A evolução científica e tecnológica que se fez sentir nas últimas décadas criou novos desafios relacionados com uma crescente complexidade dos processos de calibração, bem como a exigência e o rigor dos métodos utilizados. A presente dissertação foi realizada no âmbito de um estágio curricular no Laboratório de Propriedades dos Líquidos do Departamento de Metrologia do Instituto Português da Qualidade (IPQ). A temática do estudo resulta da procura continuada, por parte desta entidade, pelo aperfeiçoamento das metodologias de calibração. Devido à ampla utilização, em diferentes áreas da indústria e serviços, de hidrómetros, a calibração destes tornou-se uma atividade de relevo no Departamento de Metrologia do IPQ. O foco da presente dissertação prendeu-se com a melhoria do processo de calibração de hidrómetros, segundo o método de Cuckow, mais especificamente, com a necessidade de diminuir a componente da incerteza proveniente do operador no alinhamento do traço da escala a calibrar com a superfície do líquido de referência no método de calibração de hidrómetros por pesagem hidrostática. Com este objetivo, foi desenvolvido e validado um automatismo, constituído por uma câmara, um servomotor e um software de controlo. O objetivo principal do trabalho foi alcançado com a implementação do automatismo, permitindo uma redução, na ordem de duas a quatro vezes, da incerteza final do método de calibração de hidrómetros. Durante o desenvolvimento do trabalho, surgiram objetivos paralelos ao projeto inicial, nomeadamente, a validação da folha de cálculo utilizada no IPQ para calibração de hidrómetros, assim como um estudo referente á validação da medição manual da divisão de escala dos hidrómetros. O referido sistema de automatização encontra-se implementado e plenamente integrado nas atividades correntes do laboratório.

Desenvolvimento experimental e simulação numérica em soldadura por fricção linear assistida por corrente elétrica

A soldadura por fricção linear (SFL) é um processo de ligação no estado sólido com capacidade para soldar materiais dissimilares e ligas metálicas de baixa soldabilidade. Contudo, nas juntas soldadas com uma configuração topo-a-topo é possível o aparecimento de defeitos na raiz do cordão, nomeadamente, de falta de penetração e de alinhamentos de óxidos. Estes defeitos são responsáveis pela diminuição da resistência mecânica das juntas, sobretudo quando sujeitas a esforços de fadiga. Existem variantes do processo para eliminar este tipo de defeitos, no entanto, verificam-se algumas dificuldades tecnológicas e a competitividade do processo é afetada. No âmbito deste trabalho desenvolveu-se uma variante do processo designado soldadura por fricção linear assistida por corrente elétrica (SFLAE). Esta variante consiste em introduzir uma corrente elétrica de elevada intensidade na zona da raiz do cordão, por forma a que o calor gerado por efeito de Joule aqueça o material e aumente o fluxo visco-plástico nessa zona, tendo em vista atenuar ou eliminar os defeitos na raiz. Foram concebidas e produzidas ferramentas de SFL dedicadas, melhorado um modelo analítico do processo, realizadas simulações numéricas para permitir compreender alguns fenómenos físicos envolvidos no processo, e realizados ensaios experimentais de validação. A análise aos cordões permitiu observar uma diminuição da espessura dos defeitos na raiz em três ensaios realizados na liga AA1100 e AA6084-T6 usando intensidades de corrente de 300 A. Dos resultados de microdureza e de medição de condutividade elétrica é possível concluir que a microestrutura do material não é significativamente alterada pela passagem de corrente elétrica.

Um modelo de simulação de uma linha de produção da Delphi Portugal

Esta dissertação insere-se no actual contexto de constante procura pela melhoria do desempenho dos sistemas produtivos em que se pretende estudar a utilização dos recursos produtivos numa das principais linhas de produção da fábrica da Delphi no Seixal. Para o efeito, é desenvolvido um modelo de simulação da linha de produção. O estudo inicia com uma revisão bibliográfica de conceitos e metodologias interligados com a simulação de sistemas. A fase seguinte diz respeito à recolha e tratamento de dados que caracterizam a linha de produção que se pretende simular. Posteriormente, é criado um modelo conceptual da linha de produção que serve de base ao modelo de simulação desenvolvido recorrendo ao software de simulação Arena. Após a simulação do modelo desenvolvido, é realizada a validação do modelo através da análise comparativa de algumas medidas de desempenho resultantes da simulação e do sistema real. Por último é realizada a discussão de resultados e são tecidas considerações que suportam os resultados obtidos e apoiam a diferença de resultados verificada.

Otimização da implementação em GPUs de um algoritmo de simulação de materiais granulares

As simulações que pretendam modelar fenómenos reais com grande precisão em tempo útil exigem enormes quantidades de recursos computacionais, sejam estes de processamento, de memória, ou comunicação. Se até há pouco tempo estas capacidades estavam confinadas a grandes supercomputadores, com o advento dos processadores multicore e GPUs manycore os recursos necessários para este tipo de problemas estão agora acessíveis a preços razoáveis não só a investigadores como aos utilizadores em geral. O presente trabalho está focado na otimização de uma aplicação que simula o comportamento dinâmico de materiais granulares secos, um problema do âmbito da Engenharia Civil, mais especificamente na área da Geotecnia, na qual estas simulações permitem por exemplo investigar a deslocação de grandes massas sólidas provocadas pelo colapso de taludes. Assim, tem havido interesse em abordar esta temática e produzir simulações representativas de situações reais, nomeadamente por parte do CGSE (Australian Research Council Centre of Excellence for Geotechnical Science and Engineering) da Universidade de Newcastle em colaboração com um membro da UNIC (Centro de Investigação em Estruturas de Construção da FCT/UNL) que tem vindo a desenvolver a sua própria linha de investigação, que se materializou na implementação, em CUDA, de um algoritmo para GPUs que possibilita simulações de sistemas com um elevado número de partículas. O trabalho apresentado consiste na otimização, assente na premissa da não alteração (ou alteração mínima) do código original, da supracitada implementação, de forma a obter melhorias significativas tanto no tempo global de execução da aplicação, como no aumento do número de partículas a simular. Ao mesmo tempo, valida-se a formulação proposta ao conseguir simulações que refletem, com grande precisão, os fenómenos físicos. Com as otimizações realizadas, conseguiu-se obter uma redução de cerca de 30% do tempo inicial cumprindo com os requisitos de correção e precisão necessários.

Simulação hidrológica de cheias na Bacia do rio Cavaco em Angola

As cheias são um dos mais comuns riscos naturais para a humanidade. Existe a necessidade de identificar o perigo e o risco associado de forma a sustentar as decisões no âmbito das políticas de gestão às diferentes escalas. A severidade das cheias repentinas na bacia hidrográfica do rio Cavaco, na província de Benguela, em Angola, tem sido frequentemente nefasta tanto a nível humano e material, como para as atividades socioeconómicas no território, especialmente no Vale do Cavaco e nas zonas ribeirinhas da cidade de Benguela. Desta forma, é necessária uma avaliação integrada do regime hidrológico do rio Cavaco e a modelação das condições físicas e meteorológicas. Dada a inexistência de dados hidrométricos para trabalhar foram utilizados unicamente os dados pluviométricos históricos e a informação disponível sobre a bacia hidrográfica para para caraterizar escoamento na bacia. Com recurso à extensão para o ArcGIS HEC-GeoHMS e do modelo matemático HEC-HMS construiu-se um modelo da bacia hidrográfica que permitiu a simulação de diferentes eventos de precipitação intensa, para diferentes condições da bacia hidrográfica. Por último, a introdução de reservatórios no modelo permitiu tirar conclusões quanto aos efeitos de uma possível retenção de água a montante. A construção do modelo da bacia permitiu a caraterização empírica do nível de cheias para episódios de precipitação extrema com duração de 24 horas, tendo-se comparado posteriormente os resultados com a informação encontrada sobre cheias na bacia em estudo. No futuro, uma avaliação do risco de cheia irá permitir a adequação de medidas de prevenção e mitigação dos danos.

Utilização de método geofísico como ferramenta inovadora para incrementar a produção de biogás e respetivo aproveitamento energético. Caso de estudo: aterro do Barlavento - Célula B

Um aterro sanitário, como instalação de eliminação final de resíduos, tem como principal objetivo não causar impacte no ambiente envolvente, nomeadamente ao nível das emissões gasosas e líquidas produzidas pela decomposição dos resíduos. Como tal, é exigido pela legislação a existência de um sistema de proteção ambiental que contemple a impermeabilização da massa de resíduos, do biogás, das águas lixiviantes e das águas pluviais bem como a sua adequada drenagem e captação. A problemática deste estudo está diretamente relacionada com a produção de biogás (efluente gasoso) e tem como principal objetivo incrementar a sua produção para queima e/ou aproveitamento energético, compreendendo respetivamente os seus benefícios ambientais e económicos. Com o objetivo de perceber o que estaria a condicionar a produção de biogás na célula C do aterro sanitário do Barlavento, recorreu-se a aplicação inovadora do método geofísico designado por “Ensaio geofísico de resistividade elétrica”. Esta aplicação inovadora teve como principal objetivo conhecer as condições relativas ao teor de humidade existente no interior da massa de resíduos em estudo. Através dos resultados obtidos, que sugeriam que a massa de resíduos estaria saturada com lixiviado, realizaram-se várias campanhas, com o intuito de confirmar a veracidade dos resultados obtidos com os ensaios geofísicos e de aplicar ensaios teste que pudessem ser pontos de partida para avaliar do grau de incerteza observado. O ensaio de resistividade elétrica teve sucesso na sua aplicabilidade prática, tendo no entanto sido condicionado pela análise dos resultados obtidos uma vez que, ao desconhecerem-se as condições existentes nos resíduos depositados, considerou-se que as baixos valores de resistividade elétrica (<5 ohm.m) corresponderiam à presença de lixiviado no interior do aterro do Barlavento, o que acabou por ser parcialmente confirmado com as perfurações realizadas nas campanhas realizadas pelo elevado grau de humidade que se observou. Era contudo expectável que se verificasse maior presença de lixiviado na massa de resíduos retirada nas perfurações. Estas campanhas forneceram contudo informações importantes sobre o ponto de vista das condições e da situação física existente no aterro sanitário, alguns pontos fracos e outros fortes, que permitiram avançar noutros trabalhos de pesquisa para apoio à problemática em estudo, nomeadamente, a melhoria da cobertura da massa de resíduos e a melhor forma de localizar os drenos de biogás.

Simulação, desenvolvimento de equipamento e validação experimental de ensaios não destrutivos com células bacterianas

A técnica de Ensaios Não Destrutivos (END) baseada em células bacterianas (CB) foi proposta recentemente e tem demonstrado viabilidade na identificação de micro defeitos superficiais, com espessuras e profundidades inferiores a 5 μm, em vários materiais de engenharia. O conhecimento processual já é significativo, mas diversos aspectos carecem de desenvolvimentos, nomeadamente, a interacção das bactérias com outros materiais, o limiar de detectabilidade da técnica, a aplicação a defeitos naturais ou o comportamento dinâmico das bactérias sujeitas a campos eléctricos ou magnéticos. Este trabalho pretendeu ser um passo em frente no conhecimento da técnica. Os principais objectivos foram alargar a documentação sobre a interacção bactéria-material, determinar o menor defeito padrão possível de detectar, estabelecer e validar um modelo analítico da dinâmica das bactérias sujeitas a forças exteriores, e comparar o desempenho da técnica com os END por líquidos penetrantes (LP). Foi desenvolvido e testado um protótipo para aplicação de campos magnéticos permanentes triaxiais. A bactéria Rhodococcus erythropolis foi usada na inspecção dos materiais AA1100, AISI 316L, WC, titânio, NiTi, ouro, ABS e lentes oftálmicas, com defeitos padrão por micro e nano indentação e riscagem, assim como os defeitos existentes em soldaduras laser. A técnica foi testada nos padrões de sensibilidade dos LP para efeitos de comparação. Verificou-se que é possível identificar defeitos de nano indentação com largura e profundidades de aproximadamente 5,3 μm e 0,4 μm, respectivamente, e que também são identificados os defeitos dos padrões sensibilidade dos LP, com cerca de 1 μm de espessura.

Método de ensino de português para falantes de russo: proposta de materiais didáticos bilingues

Após breve observação da história do desenvolvimento das relações entre Portugal e a Rússia e da situação atual do ensino do português Língua Estrangeira, na Federação Russa, incluindo os programas, metodologias, estratégias, materiais didáticos feitos na Rússia, procede-se a uma análise das dificuldades que têm os falantes de russo, as causas e fontes das complicações mais recorrentes tendo em conta os erros mais típicos dos falantes de russo na aprendizagem de língua portuguesa. Centraremos o nosso trabalho na produção de uma sequência didática que corresponda às necessidades do destinatário que tem como língua nativa o russo.

Kaptivate – Proposta de método para aumentar a envolvência de consumidores nas marcas

Nos dias de hoje, com a evolução da tecnologia, mais propriamente com a expansão da acessibilidade à internet, os serviços online estão disponíveis em todo o lado e em várias plataformas (telemóvel, tablet, computador, televisão). Contudo as empresas e marcas têm dificuldade em manter os utilizadores/consumidores cativados e leais aos seus serviços online. Estes serviços, são claramente o futuro de todo o conteúdo que consumimos e o futuro de todos os serviços que usamos. Com tanta diversidade é necessário criar alguma forma de levar os utilizadores a querer voltar à marca uma e outra vez, de forma contínua. Foi assim, que surgiu a plataforma Kaptivate. O Kaptivate é composto por uma série de cloud services numa única plataforma de fácil integração, para os proprietários dos serviços online, com o objectivo de maximizar o envolvimento do consumidor. Para tal, é utilizado o conceito gamification, que pela sua definição, consiste na transferência de elementos de videojogos para outros contextos de forma a aumentar o envolvimento dos utilizadores. Na última década, gamification e o desenho centrado em incentivos têm sido temas bastante abordados e mais recentemente, estas técnicas começaram a ser aplicadas em diferentes áreas. A plataforma Kaptivate usa essas mecânicas e pensamentos orientados a jogos para o seu objecto, de cativar os utilizadores. Para apelar melhor e mais facilmente ao público actual, o Kaptivate incorpora também mecanismos sociais e tecnológicos da rede social Facebook. As redes sociais persuadem diariamente milhões de utilizadores a adotarem rotinas específicas, por isso, é de prever que o Kaptivate se torne numa ferramenta acessível, apelativa, familiar, persuasiva e tal como pretendido, cativadora. O propósito desta dissertação passa por apresentar o Kaptivate e mostrar uma prova conceito desta plataforma, com um caso criado para esse propósito e mencionar o caso de aplicação real.

Automatização do sistema de alinhamento utilizado na calibração de hidrómetros pelo método de Cuckow

A evolução científica e tecnológica que se fez sentir nas últimas décadas criou novos desafios relacionados com uma crescente complexidade dos processos de calibração, bem como a exigência e o rigor dos métodos utilizados. A presente dissertação foi realizada no âmbito de um estágio curricular no Laboratório de Propriedades dos Líquidos do Departamento de Metrologia do Instituto Português da Qualidade(IPQ). A temática do estudo resulta da procura continuada, por parte desta entidade, pelo aperfeiçoamento das metodologias de calibração. Devido à ampla utilização, em diferentes áreas da indústria e serviços, de hidrómetros, a calibração destes tornou-se uma atividade de relevo no Departamento de Metrologia do IPQ. O foco da presente dissertação prendeu-se com a melhoria do processo de calibração de hidrómetros, segundo o método de Cuckow, mais especificamente, com a necessidade de diminuir a componente da incerteza proveniente do operador no alinhamento do traço da escala a calibrar com a superfície do líquido de referência no método de calibração de hidrómetros por pesagem hidrostática. Com este objetivo, foi desenvolvido e validado um automatismo, constituído por uma câmara, um servomotor e um software de controlo. O objetivo principal do trabalho foi alcançado com a implementação do automatismo, permitindo uma redução, na ordem de duas a quatro vezes, da incerteza final do método de calibração de hidrómetros. Durante o desenvolvimento do trabalho, surgiram objetivos paralelos ao projeto inicial, nomeadamente, a validação da folha de cálculo utilizada no IPQ para calibração de hidrómetros, assim como um estudo referente á validação da medição manual da divisão de escala dos hidrómetros. O referido sistema de automatização encontra-se implementado e plenamente integrado nas atividades correntes do laboratório.

Simulação numérica da interação de ondas com um quebra-mar poroso utilizando o código OpenFoam

O principal objetivo desta dissertação é explorar o potencial do código OpenFoam, no estudo de problemas de engenharia costeira, mais especificamente a interação de ondas com quebra-mares porosos. Neste sentido, inicialmente é realizada a validação do código numérico porousInterFoam, onde é estudada a dependência de malha e de modelos de turbulência. Conclui-se que os resultados numéricos obtidos apresentam uma boa correlação com os experimentais. Em seguida é feita uma comparação com outros códigos numéricos, nomeadamente o porousWaveFoam e o IHFOAM onde se verificam resultados idênticos. Por fim, é realizada uma simulação através do porousWaveFoam, da interação de uma onda regular com um quebra-mar poroso, e conclui-se, comparando os resultados obtidos com os resultados dos ensaios experimentais no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), que a elevação da superfície livre é bem modelada.