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.

Diffusional kurtosis imaging using a fast heuristic constrained linear least squares algorithm: a plugin for OsiriX

Diffusion Kurtosis Imaging (DKI) is a fairly new magnetic resonance imag-ing (MRI) technique that tackles the non-gaussian motion of water in biological tissues by taking into account the restrictions imposed by tissue microstructure, which are not considered in Diffusion Tensor Imaging (DTI), where the water diffusion is considered purely gaussian. As a result DKI provides more accurate information on biological structures and is able to detect important abnormalities which are not visible in standard DTI analysis. This work regards the development of a tool for DKI computation to be implemented as an OsiriX plugin. Thus, as OsiriX runs under Mac OS X, the pro-gram is written in Objective-C and also makes use of Apple’s Cocoa framework. The whole program is developed in the Xcode integrated development environ-ment (IDE). The plugin implements a fast heuristic constrained linear least squares al-gorithm (CLLS-H) for estimating the diffusion and kurtosis tensors, and offers the user the possibility to choose which maps are to be generated for not only standard DTI quantities such as Mean Diffusion (MD), Radial Diffusion (RD), Axial Diffusion (AD) and Fractional Anisotropy (FA), but also DKI metrics, Mean Kurtosis (MK), Radial Kurtosis (RK) and Axial Kurtosis (AK).The plugin was subjected to both a qualitative and a semi-quantitative analysis which yielded convincing results. A more accurate validation pro-cess is still being developed, after which, and with some few minor adjust-ments the plugin shall become a valid option for DKI computation

Otimização automática de aplicações web usando templates client-side

O crescente poder computacional dos dispositivos móveis e a maior eficiência dos navegadores fomentam a construção de aplicações Web mais rápidas e fluídas, através da troca assíncrona de dados em vez de páginas HTML completas. A OutSystems Platform é um ambiente de desenvolvimento usado para a construção rápida e validada de aplicaçõesWeb, que integra numa só linguagem a construção de interfaces de utilizador, lógica da aplicação e modelo de dados. O modelo normal de interação cliente-servidor da plataforma é coerente com o ciclo completo de pedido-resposta, embora seja possível implementar, de forma explícita, aplicações assíncronas. Neste trabalho apresentamos um modelo de separação, baseado em análise estática sobre a definição de uma aplicação, entre os dados apresentados nas páginas geradas pela plataforma e o código correspondente à sua estrutura e apresentação. Esta abordagem permite a geração automática e transparente de interfaces de utilizador mais rápidas e fluídas, a partir do modelo de uma aplicação OutSystems. O modelo apresentado, em conjunto com a análise estática, permite identificar o subconjunto mínimo dos dados a serem transmitidos na rede para a execução de uma funcionalidade no servidor, e isolar a execução de código no cliente. Como resultado da utilização desta abordagem obtém-se uma diminuição muito significativa na transmissão de dados, e possivelmente uma redução na carga de processamento no servidor, dado que a geração das páginasWeb é delegada no cliente, e este se torna apto para executar código. Este modelo é definido sobre uma linguagem, inspirada na da plataforma OutSystems, a partir da qual é implementado um gerador de código. Neste contexto, uma linguagem de domínio específico cria uma camada de abstração entre a definição do modelo de uma aplicação e o respetivo código gerado, tornando transparente a criação de templates clientside e o código executado no cliente e no servidor.

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.

Aplicação da metodologia lean seis sigma na otimização do nível de stocks: caso de estudo na indústria vidreira

Com a crescente competitividade dos mercados, em parte devido à conjuntura económica atual, as organizações viram-se obrigadas a adotar estratégias de gestão que lhes permitissem reduzir custos e aumentar a eficácia e eficiência dos seus processos. Como tal, são cada vez mais as empresas que apostam em práticas de melhoria contínua, para de um modo estruturado fazerem face ao desperdício gerado ao longo da cadeia de abastecimento, bem como à variabilidade dos seus processos. Uma das abordagens frequentemente utilizada dentro das empresas industriais é o Lean Seis Sigma. O ciclo DMAIC é um método sequencial que por meio das etapas Define, Measure, Analyse, Improve e Control, auxilia a implementação estruturada de iniciativas de melhoria contínua, tais como os projetos Lean Seis Sigma. O objetivo do caso de estudo da presente dissertação é, através da criação de stocks de segurança e da otimização do nível de stocks de produto acabado, alcançar uma redução do valor financeiro imobilizado no armazém de produto final de uma empresa da indústria vidreira. Nesse sentido, foram aplicadas diversas ferramentas Lean e Seis Sigma com o intuito de recolher dados válidos, analisar as causas da raiz do problema e ulteriormente propor as devidas melhorias. Constatou-se que a inexistência de stocks de segurança, bem como a ausência de uma classificação dos stocks de acordo a média diária de expedições, influi negativamente na organização dos níveis de stock de uma empresa, levando a que a rotatividade dos artigos seja reduzida. Consequentemente, a aplicação do ciclo DMAIC, com especial enfoque na Análise ABC como ferramenta de gestão e controlo de stocks, gera benefícios que podem ser traduzidos para outras organizações, ao nível do aumento da qualidade e da satisfação dos clientes.

Modelação não-linear do comportamento de vigas-parede

Com a evolução dos recursos computacionais e o desenvolvimento dos modelos constitutivos disponíveis na avaliação do comportamento estrutural de elementos de betão armado, é comum recorrer-se cada vez mais a modelos numéricos que consideram a não-linearidade física e geométrica. As simulações numéricas obtidas com recurso a este tipo de modelos computacionais permitem obter um historial completo do comportamento estrutural, desde o início da aplicação do carregamento, até ao colapso total da estrutura. Contudo, verifica-se que em zonas de descontinuidade geométrica em estruturas de betão armado, a evolução do padrão de fendilhação é um fenómeno relativamente complexo, cuja simulação numérica representa um desafio considerável. O objectivo deste trabalho é o de verificar a aplicabilidade do Método dos Elementos Aplicados no estudo do desenvolvimento do padrão de fendilhação em paredes de betão armado, solicitadas por um carregamento monotónico. Foi analisado um conjunto de dez paredes, todas com uma abertura que provoca uma zona de descontinuidade geométrica e, consequentemente, um padrão de fendilhação mais complexo. Cada parede tem uma pormenorização de armadura diferente, permitindo verificar a fiabilidade do modelo computacional. Os resultados numéricos foram comparados com ensaios experimentais realizados por Bounassar Filho [8], permitindo tirar conclusões sobre as vantagens e as limitações deste método, quando aplicado ao estudo de estruturas de betão armado solicitadas por cargas monotónicas.

Análise e otimização de materiais compósitos de microestrutura periódica

A presente dissertação tem como principais objetivos a otimização topológica de materiais compósitos de microestrutura periódica e a análise de efeitos de escala na caracterização das propriedades elásticas dos mesmos. No desenvolvimento deste trabalho, é abordada a teoria da homogeneização que é usualmente utilizada para estimar as propriedades elásticas de materiais compósitos periódicos de modo a tratar um meio heterogéneo como um meio homogéneo com propriedades mecânicas equivalentes. É realizada uma verificação e validação das hipóteses utilizadas por esta teoria, com o fim de determinar em que condições os resultados homogeneizados são credíveis e qual a margem de erro associada a esses mesmos resultados. O modelo de material aqui utilizado é obtido pela repetição de uma célula de base unitária (microestrutura representativa) em todas as direções espaciais. Trata-se de um modelo de material tridimensional de duas fases, sólido e vazio (material poroso). São estudadas diferentes topologias de microestruturas, obtidas através de um algoritmo de otimização topológica utilizando o método da homogeneização inversa. Para que fosse utilizada uma amostra suficientemente representativa de diferentes casos de anisotropia de material, foi utilizado um gerador de números aleatórios para reproduzir os estados de tensão ou deformação a serem utilizados no processo de otimização das microestruturas. Desta forma, é realizado um estudo quanto à anisotropia de material e a sua influência nas propriedades elásticas do material. O estudo de efeitos de escala toma uma grande importância neste trabalho, sendo estimados numericamente os tensores elásticos que caracterizam o material e estudada a sua convergência em relação aos tensores obtidos pelo método da homogeneização. Da mesma forma, é realizado um estudo numérico de convergência da densidade de energia de deformação e de tensão para diferentes condições de ensaios mecânicos. Os resultados indicam que um baixo fator de escala é suficiente para substituir um compósito heterogéneo por um material homogéneo com propriedades elásticas calculadas pela teoria da homogeneização.

Simulação e otimização da coluna de vácuo II da refinaria de Sines

O trabalho realizado foi desenvolvido no âmbito de um estágio curricular de seis meses realizado na Refinaria de Sines da Galp Energia. O principal objetivo foi a otimização da maior coluna de destilação de vácuo existente, uma vez que com o início do funcionamento de novas unidades, como é o caso do Hydrocraker, a produção de gasóleo de vácuo na Refinaria não é suficiente para assegurar a carga das unidades sendo necessário importar, diminuindo assim as margens das unidades. Foi implementada a simulação da coluna de destilação de vácuo II em ASPEN PLUS® para o caso de design, usando as condições de operação que o licenciador usou nas suas simulações para o re-vamping da unidade. Posteriormente foi efetuada a implementação para o caso de Test Run, em que são verificadas as produções projetadas para a coluna, e foram implementados na coluna 4 casos de operação real, onde foram recolhidos os dados de operação e comparadas as características dos produtos simulados com os resultados obtidos nos ensaios das amostras efetuados pelo Laboratório. No caso de design verifica-se que o modelo representa de forma aceitável as características dos pro-dutos extraídos. Tanto para o caso de Test Run como para os casos reais verifica-se que o modelo representa, na maioria dos casos, as características do destilado e do HVGO nas partes finais das destilações destes produtos, enquanto que o modelo representa as características do LVGO na fase inicial da destilação. Para otimização da coluna de vácuo verificou-se que os parâmetros com maior influência na produção de gasóleo de vácuo são a temperatura da zona de flash da coluna e o caudal de vapor de stripping introduzido no fundo da coluna.

Otimização da técnica de micro Fluorescência de Raios- X para o estudo de ossos

Nos países desenvolvidos, as doenças reumáticas são o grupo de doenças mais fre-quentes da espécie humana, sendo por isso o primeiro motivo de consulta nos cuidados de saúde primários e a principal causa de incapacidade temporária para o trabalho e de reformas antecipadas por doença/invalidez (Canhão & Branco, 2013). O estudo destas doenças torna-se cada vez mais urgente visto que estas têm tendência crescente, tendo em conta os atuais esti-los de vida e o aumento da longevidade da população. Nesta dissertação foi estudada e otimi-zada a técnica de Micro Fluorescência de Raios-X (μ-XRF) de forma a permitir um estudo de elementos maioritários e elementos traço em ossos com doenças reumáticas, tendo em espe-cial atenção a razão Ca/P, já que, por estudos até agora efetuados, esta razão é considerada um biomarcador adequado para a avaliação da saúde dos ossos. Foram então verificados os erros aleatórios e sistemáticos existentes nesta técnica e concluiu-se quais os tipos de parâme-tros que devem ser tidos em conta para este estudo, tais como corrente, tensão do tubo, filtros, entre outros. As amostras foram ainda analisadas com a técnica de PIGE (Particle Induced Gamma-ray Emission) e comparados os resultados com os de μ-XRF de forma a avaliar a in-fluência da topologia da amostra. Pretende-se que este estudo seja o início do desenvolvimen-to de um método alternativo de diagnóstico precoce de doenças reumáticas, conduzindo a um tratamento mais eficaz e melhorando assim a qualidade de vida da população.

Comparação entre um método aproximado e um método numérico para cálculo de deformações em treliças e otimização dessas estruturas

Pretende-se estudar a utilização de um método analítico relativamente básico para cál-culo de deformações em treliças com vãos consideravelmente longos, com o intuito de ajudar o projetista a conceber um futuro projeto antes de conhecer a geometria da estrutura reticulada as-sim como as áreas de secção transversal dos elementos que a compõe. Numa primeira fase é avaliado o grau de aproximação à realidade do método analítico, e numa segunda fase é avaliado o ganho que pode ser obtido por utilização de métodos numéricos, podendo esta dissertação ser dividida em duas partes:  Uma análise estrutural comparativa entre um método analítico aproximado para o cálculo de deformações em treliças e um método numérico obtido a partir de um programa for-mulado para se usar em MATLAB, o PROAES, com o objetivo de avaliar a sua aderência à realidade;  Otimização dessas estruturas, primeiro de topologia para definir quais os elementos que serão necessários para a composição geométrica da treliça e em seguida uma combinação de otimização dimensional com otimização de forma para definir o valor das áreas de secção transversal de cada um dos elementos e a posição dos nós que os unem. Pretende-se também salientar a importância da carga crítica em estruturas do tipo tre-liça, nos elementos sujeitos a esforços normais de compressão, e qual a influência na geometria da estrutura e nas suas dimensões. O programa PROAES torna-se vantajoso face a outros algoritmos de otimização porque tem em conta as derivadas dos constrangimentos em ordem às variáveis consideradas no projeto, o que para além de acelerar o processo de otimização a nível informático, torna-se mais focado na procura de uma solução, na medida em que é um método determinístico e não aleatório, como é o caso, por exemplo, do método dos algoritmos genéticos.

Otimização multiobjectivo para o aumento da fiabilidade em redes de distribuição radiais com incorporação de geração distribuída e sistemas de armazenamento

O planeamento das redes de distribuição de energia elétrica é considerado de extrema importância para o desenvolvimento de infraestruturas de elevada fiabilidade. A este nível, as empresas elétricas estão a ser confrontadas com objetivos contraditórios de clientes que requerem maior qualidade de serviço e dos que querem preços de energia mais baixos. Para competir neste contexto, é importante que as empresas elétricas estabeleçam um balanço entre os custos de investimento em equipamentos para aumentar a fiabilidade e o nível de fiabilidade alcançado com esse investimento. Este trabalho propõe resolver este problema de planeamento considerando a sua natureza multiobjectivo. Assim, foram desenvolvidos modelos matemáticos para a integração das diversas variáveis minimizadas associadas à fiabilidade, deste problema de otimização multiobjectivo. Nas últimas décadas, a crescente penetração da geração distribuída (GD) tem representado uma série de desafios técnicos para as redes de distribuição que foram concebidas de uma forma tradicional. Assim, propuseram-se modelos para a integração da GD no problema da fiabilidade deste tipo de redes. Neste contexto, também foi proposta uma abordagem para a análise da fiabilidade sob o ponto de vista da redução de gases de efeito de estufa. Neste momento, o problema da fiabilidade começa também a ser abordado quanto às interrupções momentâneas. Assim, considerou-se adicionalmente uma abordagem em que se consideram os sistemas de armazenamento de energia. Para a otimização das várias abordagens desenvolveram-se algoritmos de otimização do tipo evolutivo. Para testar as abordagens e modelos propostos, obtiveram-se resultados a partir de testes realizados sobre uma rede de distribuição real.

Análise da demora média pré-operatória no Serviço Nacional de Saúde

RESUMO - INTRODUÇÃO A escassez de recursos e os crescentes custos em saúde conduzem à adoção de medidas que visam um melhor desempenho das organizações de saúde. O facto da despesa corrente na saúde ter aumentado nos últimos anos e até 2010 resultou, entre outras, das seguintes condicionantes: (i) aumento da esperança média de vida, pressupondo-se uma maior canalização e utilização de recursos para a prestação de cuidados de saúde à população idosa; (ii) inovação na medicina, ao nível de diagnóstico, de tratamento e de tecnologias da saúde, repercutindo-se no eventual aumento de expectativas e exigências da população em relação aos seus níveis de saúde, acessibilidade e qualidade dos cuidados de saúde. Atualmente, os gestores hospitalares deparam-se com o imperativo da utilização racional e eficiente de recursos na saúde. O presente trabalho resultou de dois fatores, designadamente: (i) a tendência crescente da despesa pública relativa à saúde e (ii) os níveis de eficiência dos hospitais do SNS. O objetivo geral consistiu em identificar o potencial de melhoria na eficiência hospitalar em relação à DMPO observada no universo do SNS, medida através de dias de internamento desnecessários. Para tal, pretendeu-se: (i) descrever e analisar a variação na demora média pré-operatória de doentes submetidos a cirurgia eletiva nos hospitais que integram o Serviço Nacional de Saúde, identificando os fatores inerentes aos doentes e de gestão que influenciam a demora média pré-operatória; (ii) estimar os dias de internamento pré-operatórios desnecessários por hospital, por Grande Categoria de Diagnóstico, por Grupo de Diagnóstico Homogéneo e por dia da semana da admissão do doente; e (iii) calcular a valorização, em termos monetários, dos dias de internamento pré-operatório desnecessários ao nível dos Grupos de Diagnósticos Homogéneos. METODOLOGIA Pretendeu-se analisar a demora média pré-operatória para o triénio 2009-2011, segundo as variáveis independentes sexo, idade, número de diagnósticos secundários, Grupo de Diagnóstico Homogéneo, hospital, dia da semana da admissão do doente, recorrendo a testes de hipóteses envolvendo até duas variáveis e ao modelo de regressão linear múltipla. Também se pretendeu estimar os dias de internamento pré-operatório desnecessários por hospital, por Grande Categoria de Diagnóstico, por Grupo de Diagnóstico Homogéneo e por dia da semana da admissão do doente. Por último, procedeu-se à valorização dos dias de internamento pré-operatório desnecessários em termos monetários. RESULTADOS Os principais resultados apontam para a relação entre as variáveis independentes consideradas e a demora média pré-operatória, sendo que o poder explicativo das mesmas em relação à demora média pré-operatória reduzido (7,3%), o que pressupõe que haja outros fatores com maior influência na demora média pré-operatória. Em termos globais a demora média pré-operatória rondou os 1,08 dias, sendo que existe margem para melhorar. CONCLUSÃO Atendendo à demora média pré-operatória, parece haver margem para incrementar a produção hospitalar com os recursos de que o Serviço Nacional de Saúde dispõe atualmente (e.g. minimizando os dias de internamento pré-operatórios desnecessários), sem prejuízo dos níveis de qualidade; os hospitais do Serviço Nacional de Saúde podem incrementar os níveis de desempenho no que respeita à eficiência, mormente em relação à demora média pré-operatória; e aparentemente, de um modo um pouco grosseiro, a valorização dos dias de internamento pré-operatório desnecessários para os Grupos de Diagnósticos Homogéneos analisados repercutiu-se em cerca de 85 milhões de €.

Contribuição para a otimização do fabrico de compressores scroll

A indústria automóvel é um meio extremamente competitivo, onde existe uma procura constante por novas soluções, sempre com a necessidade de redução de custos e otimização de recursos. A Halla Visteon Climate Control (HVCC), que se trata de uma empresa líder na sua área de atuação, verificou a existência de problemas no processo de fabrico de alguns componentes do seu compressor Scroll, na sequência da alteração da matéria-prima para uma liga AA 6082-T6. Na presente Dissertação realizou-se uma análise comparativa entre o material corrente e um novo material, AA 7075-T6, sem que tenham sido alterados quaisquer parâmetros do processo produtivo, tornando possível a avaliação do potencial de utilização do novo material. Foram testados diversos parâmetros, tendo em conta as diferentes etapas do processo produtivo, como a dureza e a rugosidade superficial, o estado do revestimento aplicado por Electroless e o comportamento da camada obtida por Anodização. A utilização da liga 7075 permitiu obter melhores resultados após as etapas de maquinagem, podendo contribuir para a eliminação dos problemas verificados nesta etapa do processo. No que diz respeito aos testes realizados após aplicação tanto dos revestimentos Ni-P, como da camada anodizada, os resultados revelaram-se semelhantes aos da liga 6082, sendo de destacar a melhoria de adesão verificada, comprovando assim o potencial de utilização deste material, especialmente num processo que possa ver os parâmetros otimizados para o mesmo.