Análise metrológica de acabamento de superfícies aplicada a componentes mecânicos

Uma das tarefas mais relevantes deste trabalho foi a análise dos resultados de medição obtidos sobre os padrões de rugosidade, que permitiu identificar tendências dos resultados de medição de parâmetros de rugosidade pré-definidos, em função das condições de medição (ex.: comprimento total de medição, inclinação, tipo de apalpador). O estudo de quanto um valor de inclinação diferente do definido como critério de aceitação, influencia o valor do parâmetro de rugosidade em avaliação, foi um outro objectivo. Os resultados contribuíram para uma melhor definição das condições a ter em consideração aquando da calibração de padrões de rugosidade, bem como para uma melhor reprodutibilidade dos resultados obtidos (exactidão de medição) e redução do balanço de incertezas. Com a verificação e calibração in situ de um rugosímetro industrial, concluiu-se acerca da importância que a calibração tem nos equipamentos de medição de rugosidade (perfilómetros de contacto ou rugosímetros), através da avaliação da compatibilidade de resultados obtidos com um rugosímetro do Laboratório Nacional de Metrologia (LNM) e de um rugosímetro industrial. Dos trabalhos efectuados, averiguou-se a importância das normas técnicas que constituem a base do serviço de calibração de padrões de rugosidade, bem como da calibração dos sistemas de medição dos rugosímetros, nos resultados de medição e controlo de qualidade das superfícies. A calibração deve ser efectuada periodicamente e antes de qualquer medição da superfície em análise, através da utilização de padrões de rugosidade calibrados para os parâmetros a controlar. Estes podem variar de superfície para superfície. O trabalho desenvolvido no decurso da elaboração da Dissertação decorreu principalmente no Laboratório de Comprimento (LCO) do Departamento de Metrologia do Instituto Português da Qualidade (IPQ), em particular na área de trabalho do Laboratório correspondente à “Forma e Rugosidade”, em estreita colaboração com o Departamento de Engenharia Mecânica e Industrial (DEMI) da FCT/UNL. Simultaneamente, a verificação e a calibração de um rugosímetro industrial in situ foi possível graças à estreita colaboração existente entre a FCT/UNL-DEMI e o Instituto de Ciência e Engenharia de Materiais e Superfícies (ICEMS). Posteriormente à calibração do rugosímetro, as rugosidades de superfícies típicas de componentes mecânicos, obtidos por diferentes processos de fabrico (fundição, polimento e corte por serra), foram medidas, encontrando-se dentro da gama expectável de rugosidades

Substituição do amido de milho por goma xantana na preparação de cremes de pasteleiro: impacto nas componentes de aroma e de textura

O creme de pasteleiro é uma das preparações clássicas mais utilizadas em pastelaria e a principal base para recheios de diversos produtos. Apesar de ser profusamente utilizado, este creme tem um conjunto de limitações que a serem ultrapassadas permitiriam obter produtos com melhores propriedades organolépticas e um maior tempo de vida útil em prateleira. Tem ainda o inconveniente de não poder ser submetido a processos de congelamento e descongelamento devido à ocorrência de sinérese. O objectivo do presente trabalho foi desenvolver um creme com características funcionais idênticas às do creme pasteleiro clássico, mas sem as limitações referidas, nomeadamente um creme com uma melhor textura e libertação de aromas, que não forme um filme à superfície ao arrefecer e que possa ser submetido a processos de congelamento/descongelamento. Através de análises de textura e reologia, avaliou-se o efeito da substituição do amido por goma xantana e goma xantana de rápida dispersão (RD). Tendo-se verificado que a goma xantana RD permitia obter resultados mais compatíveis com a funcionalidade pretendida. Para avaliação do efeito do texturizante usado na libertação de aromas, prepararam-se cremes de pasteleiro aromatizados com maracujá. Usando como técnica a microextração em fase sólida do headspace (HS-SPME) e a cromatografia gasosa-espectrometria de massa (GC-MS) levou-se a cabo uma comparação do perfil de libertação de compostos voláteis dos cremes com amido de milho e goma xantana RD. Finalmente, para avaliar a aceitação por parte do consumidor, foram realizados testes de análise sensorial. Os resultados obtidos permitem concluir que o produto desenvolvido tem características reológicas adequadas para poder ser usado em substituição do creme de pasteleiro clássico, apresentando ainda vantagens, nomeadamente: uma boa performance quando submetido a processos de congelamento/descongelamento, um maior tempo de prateleira, melhores características organolépticas, nomeadamente uma textura mais agradável e uma melhor libertação de aromas. Estes resultados levam-nos a sugerir que este novo produto pode ter um impacto significativo na confeção de pastelaria do ponto de vista da qualidade e gestão de trabalho.

Ligas de Bondade

As «Ligas de Bondade» foram criadas no nosso país, em 1917, visando promover o “progresso moral e político da raça portuguesa”1. Pretendiam educar nos princípios do bem as crianças dos 5 aos 12 anos, no quadro da escola primária. Era composta por alunos da mesma escola, de ambos os sexos, e respectivos docentes. Nesta altura, 1923, tinham já feito o seu percurso, e sido reconhecidos os seus méritos inúmeras «Ligas» constituídas no estrangeiro, na América, na Grã-Bretanha, e outros, onde se foram inspirar as Ligas de Bondade nacionais. Divulgando-as, a publicação feminista Alma Feminina dá conta da sua implantação internacional, afirmando: “As Ligas de Bondade fundadas em 1911 e sancionadas pelo seu valor moral no Congresso Internacional da Haya, em 1912, estão hoje estabelecidas em França, Suíça, Bélgica, Espanha e muitas outras nações, dando o melhor resultado.”2 Tendo por objectivo fundamental fortalecer a educação moral da criança, promoveriam a prática do bem em todas as suas formas, formando o bom patriota e o bom cidadão

Comportamento de ligações adesivas entre compósitos de FRP e elementos estruturais de aço

Desde de que os Polímeros Reforçados com Fibras (FRP) começaram a ser usados no reparo ou no reforço de elementos estruturais, o descolamento prematuro do compósito FRP com o substrato tem sido objecto de muitos estudos. É importe conhecer e descrever, com rigor, o comportamento completo da interface do FRP com o substrato. Inclusivé, tem-se utilizado com frequência fixações mecânicas adicionais, para demorar ou mesmo evitar o descolamento prematuro do compósito FRP com o substrato. Não existem soluções analíticas que descrevam o comportamento completo das interfaces do FRP com o substrato. Portanto, o objetivo desta dissertação é mitigar esse desconhecimento através de uma solução teórica para descrever a ligação do FRP com o substrato com e sem ancoragem mecânica, através de um modelo de bond-slip exponencial que é conhecido por representar as não linearidades envolvidas no processo de descolagem do compósito FRP com o substrato. A análise completa da carga vs. deslizamento para ambos os casos (com e sem ancoragem mecânica) também é discutida nesta dissertação. Para além disso, este trabalho também visa um estudo experimental utilizando vigas metálicas com compósitos de carbono (CFRP) ou seja, em sistema Externally Bonded Reinforcement (EBR) com e sem sistema ancorado mecânico.

Capacitação de uma empresa aeronáutica para manutenção de alguns componentes de aeronaves

A manutenção de aeronaves e seus componentes constitui um sector de engenharia de ponta na economia nacional, levantando diversos desafios a vários níveis funcionais das empresas do ramo. A dissertação foi desenvolvida no âmbito de um estágio curricular realizado na Área de Motores e Componentes da OGMA – Indústria Aeronáutica de Portugal S.A. A empresa já há muitos anos que se dedica à manutenção de motores de diversas aeronaves. Nos últimos anos, com o surgimento de novas aeronaves com novos tipos de motores, a empresa procura acompanhar a evolução do mercado. Nesta linha de ideias, o objetivo do estágio consistiu na participação de um estudo de capacitação da OGMA para a manutenção de válvulas pneumáticas. A manutenção e capacitação para manutenção de componentes aeronáuticos segue normas e procedimentos específicos. Segundo o procedimento formal da análise de capacidade inicial da empresa para as operações de manutenção, foi identificada a necessidade de certificação de ferramentas e processos, nomeadamente orifícios calibrados. O estudo centrou-se no desenvolvimento de um procedimento interno de validação de calibração dos orifícios. Foram identificados os requisitos, elaboradas especificações, escolhidos e alocados equipamentos e ferramentas de ensaio. Além da calibração dos orifícios, também foi possível acompanhar e apoiar algumas outras atividades de ensaios técnicos em diversas componentes. Após o estudo efetuado, a OGMA ficou capacitada para a calibração de orifícios, sendo estes fundamentais para o tipo de válvulas em análise. Foi publicado um artigo na conferência "CNME2014 – 9º CONGRESSO NACIONAL DE MECÂNICA EXPERIMENTAL" e encontra-se em elaboração o artigo final, cujo resumo já foi aceite, para a conferência "6th International Conference on MECHANICS AND MATERIALS IN DESIGN (Ponta Delgada/Açores, 26-30 July 2015)".

Análise e dimensionamento de elementos estruturais de aço inoxidável

Tradicionalmente, o aço inoxidável não tem sido utilizado na Construção como material estrutural corrente devido ao seu elevado custo, sendo normalmente a sua utilização motivada por condicionalismos arquitetónicos e estéticos. Contudo, nos últimos anos, com a introdução dos Eurocódigos e do conceito de materiais sustentáveis, o interesse na utilização deste material em estruturas correntes de Engenharia Civil tem vindo a aumentar consideravelmente. Esta dissertação tem como objetivo, com base na compilação bibliográfica descritiva das características do aço inoxidável como material estrutural, discutir o processo de verificação da segurança, de acordo com o Eurocódigo 3, de elementos de aço inoxidável apresentando exemplos práticos de dimensionamento. Do presente estudo verificou-se que a aplicabilidade do aço inoxidável como material estrutural corrente, embora seja possível através da norma europeia respetiva (Eurocódigo 3 - Parte 1-4) é ainda muito limitada pois este Eurocódigo é demasiado conservativo para esse material e por isso ineficiente. Assim, para um dimensionamento económico, é necessário que seja aproveitada a plasticidade inerente do material e que se proceda a uma revisão da norma europeia, de modo a refletir as diferenças do aço inoxidável em relação ao aço carbono, como proposto pelo método da resistência contínua.

Melhoramento e automatização de um sistema de revestimento com laser

O revestimento com laser permite criar revestimentos localizados pela adição de uma liga similar ou dissimilar. O revestimento visa melhorar as características da superfície metálica, tais como a dureza, a resistência ao desgaste por atrito, à corrosão e à fadiga térmica dos componentes sujeitos a condições adversas de trabalho por prolongados períodos de tempo. Esta dissertação tem como objetivo o melhoramento da configuração, a automatização do sistema de revestimento com laser do Laboratório de Laser do Instituto Superior Técnico (IST) da Universidade de Lisboa, utilizado pelo Centro de Física e Engenharia de Materiais Avançados do Instituto Superior Técnico – CeFEMA e a realização de ensaios de deposições com o fim de validação. Foram estudadas as configurações possíveis para o sistema de posicionamento da amostra, do laser e a configuração para o posicionamento com precisão do bocal de adição de pós ao banho de fusão. Após este estudo foram apresentadas e implementadas as propostas de melhoria do sistema inicial. Para tornar o sistema funcional, foi desenvolvido um controlador para comandar as três guias motorizadas de movimento linear OWIS, o laser IPG YLR e o alimentador de pós PLASMA-TECHNIK. Para simplificar a utilização aos investigadores do CeFEMA foi ainda desenvolvida uma interface gráfica que permite ao utilizador definir os principais parâmetros do processo Para a validação do trabalho desenvolvido foram realizados diversos ensaios de deposição da liga Ti52Ta num substrato de titânio. Através dos ensaios de deposição foi estudada a influência de alguns parâmetros do processo na geometria do revestimento obtido, como a altura, a profundidade, o ângulo do cordão, a diluição entre o material de adição e o substrato, tendo ainda sido estudada a influência dos parâmetros do processo na eficiência de deposição.

Reforço de elementos estruturais de madeira com materiais compósitos de matriz polimérica

A necessidade de manutenção e reabilitação de estruturas de madeira antigas é, nos dias de hoje, um aspeto bastante importante a nível mundial. Assim, o estudo da eficácia de alguns sistemas de reforço torna-se fulcral. A presente dissertação é um estudo experimental sobre reforço de estruturas de madeira com materiais compósitos. Os materiais compósitos utilizados na componente experimental foram polímeros reforçados com fibras de carbono (CFRP – Carbon Fiber Reinforced Polymer) e estes foram colados ao substrato de madeira com resina epoxídica. O estudo experimental foi composto por duas fases. Na primeira fase realizaram-se ensaios de corte simples e na segunda fase ensaios de flexão. Os ensaios de corte simples foram realizados de modo a estudar a ligação CFRP-madeira e a analisar a influência do comprimento colado de CFRP ao substrato de madeira. Para tal, utilizaram-se duas técnicas de reforço, a técnica EBR (Externally Bonded Reinforcement) em que os laminados de CFRP são colados exteriormente e a técnica NSM (Near Surface Mounted) em que os laminados de CFRP são colados numa ranhura feita no provete de madeira. Foram realizados 17 ensaios de corte simples, 10 com a técnica EBR e 7 com a técnica NSM. Na segunda fase, foram realizados 3 ensaios de flexão sobre pavimentos de madeira reforçados com laminados de CFRP. Para estes ensaios também se utilizaram duas técnicas de reforço, a técnica EBR e uma técnica em que o laminado de FRP é ancorado nas extremidades das vigas. Numa fase final os resultados foram analisados e comparados de modo a tirar conclusões. Concluíu-se que a técnica de reforço NSM apresenta um desempenho superior à técnica EBR nos ensaios de corte simples. Comparativamente à técnica EBR, os pavimentos de madeira com o laminado de CFRP ancorado nas extremidades das vigas apresentaram um melhor desempenho.

Produção e caracterização de materiais com gradiente funcional a partir de ligas com memória de forma

O presente trabalho incidiu no estudo da possibilidade de se obter uma variação das propriedades funcionais numa liga de NiTi rica em Ni comercial a partir de um processo de tratamentos térmicos localizados por efeito de Joule. Para tal, foram tratados troços de fitas de NiTi sujeitas a diferentes tratamentos termo-mecânicos prévios, que foram posteriormente sujeitos a análise térmica por DSC (Differential Scanning Calorimetry) para se identificar a influência dos tratamentos térmicos nas temperaturas de transformação. As fitas foram também sujeitas a ciclos de deformação com utilização de um extensómetro para averiguar a influência de cada troço na deformação/recuperação globais. Estes estudos foram complementados por ensaios de resistividade elétrica, identificando-se as variações de resistividade nos diferentes troços, e por ensaios de DRX para complementar a análise térmica de modo a determinar as fases existentes nas fitas às diferentes temperaturas. Questões relacionadas com o processo e os seus diferentes parâmetros de operação foram também identificados e discutidas de modo a se poder adaptar e aperfeiçoar no futuro. Os resultados mostraram que este processo se adequa ao objetivo pretendido, com capacidade superior para se obter uma variação espacial das propriedades funcionais relativamente a outros métodos utilizados.

Avaliação por Imagem de Ressonância Magnética das alterações estruturais e fisiológicas dos músculos da perna após exercício

Esta dissertação tem como objectivo principal avaliar por IRM as alterações arquitectónicas e funcionais dos músculos mais importantes da perna quando submetidos a um protocolo de exercício intenso. Para esse fim, foram utilizadas técnicas avançadas de imagem específicas tais como o DTI, o BOLD e a relaxometria T2. Estas técnicas forneceram-nos de forma não-invasiva diversas informações in vivo e em tempo real sobre os tecidos musculares. Para além destas, também foram utilizadas sequências ponderadas em DP que serviram de referência anatómica e das quais também foram retirados dados arquitectónicos. Participaram neste estudo seis jovens atletas saudáveis do sexo feminino. Os músculos analisados foram o tibial anterior, os gastrocnémios (medial e lateral) e o solear. As diversas sequências de imagem foram adquiridas em duas fases distintas: pré e pós-exercício. O protocolo de exercício constou numa série de saltos unipedais realizados até à exaustão. Depois de adquiridas, as imagens foram processadas e tratadas com scripts dedicados e/ou software especializado. Os valores obtidos através da delimitação de ROIs, manipulação das imagens em 3D e execução de tractografias permitiram-nos apreciar as alterações ocorridas nos músculos exercitados. Após tratamento estatístico, verificou-se um comportamento semelhante entre os músculos nas várias técnicas de imagem. O ADC, o sinal BOLD e o valor de T2 variaram de forma equivalente nos músculos gastrocnémios e solear (agonistas no exercício praticado), enquanto que no tibial anterior estas variações foram menores ou inclusivamente negativas. Quanto aos dados arquitectónicos registados de forma directa na imagem ou obtidos através do DTI, não verificamos alterações estatisticamente significativas na maior parte das variáveis, à excepção do comprimento médio das fibras, do CSA e do ângulo de penação de alguns músculos. A IRM consegue assim avaliar a estrutura e função do músculo, complementando ou substituindo cada vez mais outras técnicas mais invasivas ou ineficazes.

Composição florística e parâmetros estruturais de um hectare de floresta densa de terra firme no rio Uatumã, Amazônia, Brasil

Foi inventariada uma área de floresta densa de terra firme no rio Uatumã, município de São Sebastião, Estado do Amazonas (2º 20' 04" S e 58º 45' 26" W), objetivando estudar a composição florística, riqueza de espécies e parâmetros estruturais da vegetação. Executou-se o levantamento de um hectare, empregando-se um transecto de 10 χ 1000 m, dividido em 20 parcelas de 10 χ 50 m, onde mensuraram-se todos os indivíduos com DAP > 10 cm, incluindo árvores, cipós e palmeiras. O estrato inferior foi abordado em pequenas parcelas de 2 χ 2 m, obedecendo o critério de categoria de tamanho. Os parâmetros estruturais foram avaliados por meio do IVI (índice de Valor de Importância) das espécies, número de indivíduos por classe de diâmetro e espectro biológico do estrato inferior. Foram registrados 741 indivíduos (com DAP ≥ 10 cm), distribuídos em 46 famílias, 118 gêneros e 145 espécies. As famílias com maior número de espécies foram Leguminosae sensu lato (33), Myrtaceae (8) e Lauraceae (7), representando 33% do total de indivíduos registrados. Protium apiculatum e Eschweilera coriacea foram as espécies com maior IVI (22,4 e 17,6 respectivamente), representando 15% do total. Estas duas espécies foram as que apresentaram maior uniformidade de distribuição e maior número de indivíduos na área. O estrato inferior é composto de alta proporção de indivíduos (28,7%), cujas espécies representam 25,4% do total de espécies registradas que têm seu ciclo de vida neste estrato. Portanto, estas espécies não podem ser incluídas como parte da regeneração florestal, como é considerada por muitos projetos de manejo florestal.

Biofunctionalization of titanium surfaces for dental implants: osteogenic, anti-microbial and tribocorrosion resistant surfaces

PhD thesis in Biomedical Engineering

Modelos de simulação de processos por junção de componentes

Com este artigo pretende-se abordar o papel que um repositório de componentes de simulação previamente desenvolvidos pode desempenhar em projetos de simulação de processos de negócio. Recorrendo aos conhecidos padrões workflow (workflow Patterns), resultantes da identificação de situações recorrentemente encontradas em modelos de processos organizacionais, e utilizando mecanismos específicos de componentização disponíveis em algumas ferramentas de simulação, constroem-se componentes a (re)utilizar no desenvolvimento de modelos de simulação. Como exemplo, usou-se um processo de negócio - “Reclamação de Encomendas de Clientes” - em vigor numa empresa do sector têxtil, em que um dos autores colabora.

Designing next generation car washing machines with rotary brushes

Tese de Doutoramento - Leaders for Technical Industries (LTI) - MIT Portugal

Mechanical, fatigue and wear properties of sintered Carbon Nanotube-based functionally graded materials

Tese de Doutoramento Engenharia Mecânica