RBIM - Inspecção e manutenção baseada no risco

Esta dissertação aborda uma das metodologias mais recentes na área da Manutenção e Inspecção, a RBIM. Esta metodologia centra-se no risco que uma determinada instalação ou componente representa para a Saúde, a Segurança, o Ambiente e os seus custos. Efectua-se um resumo histórico da Manutenção desde o início do século XX, resumindo-se as metodologias de manutenção mais importantes. A metodologia RBIM analisa o risco tendo em consideração a probabilidade de falha e as consequências de falha, que são combinadas numa matriz, designada matriz de risco. A probabilidade de falha (PoF) é a frequência da ocorrência de um determinado acontecimento por ano, que pode ser avaliada qualitativamente ou quantitativamente, apresentando-se um quadro com quatro abordagens de avaliação da PoF. A consequência de falha (CoF) é o resultado de um acontecimento ou ocorrência. As consequências podem afectar a Saúde, a Segurança, o Ambiente e a Economia. A CoF, para cada um dos sectores, pode ser, à imagem da PoF, avaliada qualitativamente ou qualitativamente. Uma avaliação de risco pode ser efectuada de três abordagens diferentes, qualitativa, semi-qualitativa e quantitativa, conforme o nível de precisão desejado. Independentemente do nível de precisão, uma avaliação RBIM deve seguir um procedimento estabelecido. O projecto RIMAP apresenta um procedimento onde constam a análise preliminar, recolha e validação de dados, análise de risco multicritério, decisão e plano de acção, a implementação e a avaliação da eficiência. A metodologia RBIM tem muitos dos conceitos constantes na metodologia RCM, como a FMECA e árvore de falhas. As duas fazem uso de diagramas lógicos para a identificação de falhas, e implicam a necessidade de existir uma equipa multidisciplinar para avaliação. Para se dar uma ideia mais clara da aplicação da metodologia RBIM, descreve-se uma instalação pertencente à FAP onde se aplicará uma avaliação de risco segundo o DRAFT DOC API .

Acompanhamento e análise da degradação em componentes mecânicos

A inovação e o desenvolvimento tecnológico obrigam os fabricantes a uma intensa competição global, face a uma redução no ciclo de desenvolvimento dos produtos e a rigorosos constrangimentos de custos, ao mesmo tempo que enfrentam consumidores mais exigentes, que procuram produtos de Qualidade. A Fiabilidade do bem é um aspecto marcante dessa Qualidade. Tradicionalmente o acesso a essa fiabilidade é baseado em testes de vida, normalmente acelerados. Todavia, para produtos altamente fiáveis, pouca informação a respeito da sua fiabilidade é fornecida por via dos testes de vida, nos quais poucas ou nenhumas falhas são observadas. Perante este cenário, a análise de degradação surge como uma técnica alternativa atractiva aos clássicos métodos de estudo da fiabilidade, apresentando como grande vantagem o facto de não ser necessário que nenhuma falha ocorra para se obter informação sobre a fiabilidade do bem, beneficiando ainda de uma redução no tempo de duração dos testes. Este trabalho começa por abordar os fundamentos da teoria da fiabilidade, e sua aplicação ao ciclo de vida dos componentes, fazendo alusão aos modelos de fiabilidade, ou distribuições de vida que mais usualmente se ajustam as várias fases de vida de um bem, nomeadamente a distribuição Exponencial, Normal e com particular destaque à versátil distribuição de Weibull. De seguida é feita a abordagem à análise de degradação dos componentes como uma técnica útil para estimar a fiabilidade de um bem, e neste contexto é feita a abordagem de uma metodologia de análise da degradação com base na monitorização da condição dos componentes. Quando um bem está sujeito a um processo de degradação, onde se pode fixar um valor limite para a característica que está a ser medida, pode-se recolher uma série de dados relativos ao processo em causa, servindo estes para ajustar um modelo matemático de degradação, que por extrapolação da curva de degradação permitem estimar o tempo até à falha, e por consequência o tempo de vida útil restante.O trabalho enquadra ainda a análise da degradação dos componentes numa perspectiva de apoio à estratégia de manutenção, no domínio da manutenção condicionada, e em particular no quadro da manutenção preditiva, tendo por objectivo fazer a optimização do programa de manutenção a aplicar, de forma a minimizar os custos globais da função manutenção. Nesta vertente são também considerados os intervalos P-F para monitorizar a evolução do estado de falha, em que é necessário definir o valor do parâmetro analisado para o qual se considere o início do processo de falha e o correspondente valor de falha efectiva. É apresentado um estudo prático com a colaboração duma prestigiada empresa de comercialização e distribuição de veículos pesados, focalizado num modelo de camião específico comercializado por essa marca. O estudo está direccionado para o sistema de travagem do veículo, mais concretamente a um dos seus componentes mecânicos, as pastilhas de travão. Este componente tem associado o mecanismo de degradação conhecido por desgaste. A medição do parâmetro de desgaste será feita por meio da técnica de simulação de valores, tendo no entanto em consideração, uma base de dados restrita de valores reais. O estudo de fiabilidade deste componente tem por objectivo fundamental estimar o tempo de Vida Útil Restante (“Residual Useful Life, RUL”) para as pastilhas, ou seja, até que se atinja o valor limite admissível (considerado como falha). Para os cálculos foi utilizado o programa informático denominado Weibull ++7. O caso de estudo permitiu determinar para situações particulares a relação entre o desgaste e a distância percorrida, estimando-se desta forma a vida restante (em distância), até ao momento em que o componente atinge o limite de desgaste considerado admissível. O grande potencial de estudo futuro passa pela elaboração de um modelo (com base em dados reais de exploração), que contemple os principais factores de influência, e que duma forma expedita permita a gestores de frota, fabricantes ou responsáveis da marca fazer a análise da fiabilidade do componente, tendo em conta uma situação específica de exploração. O conhecimento da fiabilidade das pastilhas pode levar à optimização da exploração do veiculo, por meio de um planeamento estratégico da sua manutenção,nomeadamente ao nível do aprovisionamento, na programação das intervenções, e em particular quanto à vida útil restante para as pastilhas.

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.

Estudo das tensões interlaminares e rotura de elementos curvos em materiais compósitos

Este trabalho aborda o comportamento mecânico de elementos curvos em materiais compósitos aquando sujeitos a forças e momentos nas extremidades. Os modos de falha mais comuns são estudados em detalhe: falha transversal na matriz devido a tensões de flexão (tensões circunferenciais), ou falha por delaminagem devido as tensões interlaminares de tracção verificadas ao longo da espessura na região curva (tensões radiais). Inicialmente, faz-se uma abordagem sobre a influência de Z-Pins na resistência interlaminar, uma abordagem sobre os efeitos de bordo, e sobre tensões interlaminares com base em teorias Layerwise de ordem superior. Salienta-se, ainda, a importância do estudo feito com o World-Wide Failure Exercise (WWFE) (Hinton et al. 2004) na comunidade científica relacionada com o tema dos materiais compósitos. O presente trabalho, é essencialmente dividido em duas partes: modelos analíticos e modelos numéricos. São estudados provetes curvos, em forma de C (semicircular), geometria analisada por Ko e Jackson (1989); e em forma de L (cantoneira de abas iguais), analisados por Sun e Kelly (1988). Começa-se por fazer uma análise teórica, através da Teoria Multicamada, ao trabalho Ko e Jackson, autores da mesma. Analisou-se também, através desta teoria, a parte em quarto de círculo da viga estudada por Sun e Kelly. Após ter a solução analítica bem compreendida, essa teoria é aplicada ao principal estudo deste trabalho, um provete semicircular, usando os empilhamentos de Sun e Kelly. É ainda estudado, e aplicado a este último, o critério de falha em três dimensões (3D) proposto por Hashin (1980). Na segunda parte, é feita uma validação numérica dos três casos anteriores, com recurso ao software comercial de elementos finitos (EF), ANSYS. Estes estudos de EF têm a diferença, relativamente aos originais, de serem em 3D, podendo assim ser retiradas todas as tensões necessárias para se aplicar o critério de falha. No final, é feita uma comparação geral entre os resultados analíticos e numéricos.

Modelos de risk based inspection e risk based inspection and maintenance aplicados a sistemas de produção de energias renováveis

A utilização de recursos energéticos renováveis apresenta-se como um caminho vital para a humanidade alcançar um desenvolvimento sustentável. Nesta campanha, a energia eólica surge como um dos principais vectores de orientação tendo evoluído de forma quase exponencial nos últimos anos. No entanto, apesar da sua relativa maturidade, esta tecnologia enfrenta ainda alguns problemas e desafios. Não obstante a experiência empírica da indústria eólica, adquirida nos últimos trinta anos e dos esforços para melhorar a fiabilidade operacional das turbinas, as taxas de falha ainda se apresentam elevadas. Face às correntes práticas de Manutenção das turbinas e parques eólicos e às características de falha, (por vezes catastróficas), existe a necessidade de optimizar as estratégias de manutenção das turbinas eólicas e reduzir os custos durante o ciclo de vida, de modo a maximizar o retorno do investimento. Descreve-se neste trabalho o estado do conhecimento actual face ao objectivo pretendido, a recolha de dados reais da operação e Manutenção, a aplicabilidade dos modelos escolhidos para obtenção da probabilidade de falha, e as consequências e avaliação do risco. Assim, desenvolveu-se uma ferramenta de apoio à decisão, baseada em Modelos de RBI (Risk Based Inspection) e RBIM (Risk Based Inspection and Maintenance) aplicados a turbinas eólicas.

Condições de saúde bucal em pessoas de 60 anos ou mais no Município de São Paulo (Brasil)

As condições de saúde bucal no grupo populacional com 60 anos ou mais é estudada, na cidade de São Paulo em 1989. Com base em dados referentes à cárie dental, doenças periodontais, necessidade e uso de prótese e prevalência de alterações em tecidos duros e moles, conclui-se que este grupo apresenta um nível muito precário de saúde bucal. Recomenda-se a definição de política e de programas odontológicos específicos para a terceira idade.

Metodologia básica de ensaios e execução de ensaios acelerados de vida na área de fiabilidade

Os ensaios acelerados de vida são testes que se realizam com o objectivo de estimar determinados parâmetros fiabilísticos, referentes a um dado bem, provocando-lhe a ocorrência de um dado modo de falha específico num espaço de tempo mais curto do que aquele em que normalmente este evento ocorreria. É através dos ensaios acelerados, e de modelos analíticos específicos, que se torna então possível prever as falhas antes de estas ocorrerem, potenciando atempadamente possíveis alterações de projecto ou concepção, antes do bem entrar no mercado. Este tipo de ensaios possibilita, por exemplo ao fabricante, uma economia de tempo na determinação da informação de dados de vida (considerados relevantes) que deverá acompanhar o produto na sua comercialização. Para uma melhor compreensão da temática, abordam-se no trabalho duas áreas essenciais, nomeadamente: O conceito de Fiabilidade e o conceito de Ensaios Acelerados de Vida. Ao longo do documento podem-se analisar os modelos mais utilizados em Ensaios Acelerados, como o Modelo de Arrhenius, o Modelo de Eyring, o Modelo de Potência Inversa e o Modelo de Temperatura e Humidade. Também são apresentadas algumas distribuições importantes relacionadas com esses modelos, como a Distribuição Normal, a Distribuição Lognormal, a Distribuição Exponencial e a Distribuição de Weibull. Para verificação da metodologia, realizou-se uma aplicação experimental, tendo por base a normalização existente e os parâmetros seguidos pelo fabricante do componente estudado. Para tratamento dos dados resultantes dos ensaios acelerados utiliza-se o programa ALTA 7.0 PRO, que de uma forma expedita permite extrapolar das condições de ensaio para uma utilização normal, e assim determinar os parâmetros fiabilísticos correspondentes ao bem. De salientar que este ‘’software’’ pode trabalhar com um ou mais níveis de aceleração, como por exemplo conjugar a influência da temperatura com a humidade. O conhecimento dos modelos usados nesta área permite compreender a metodologia de ensaios acelerados e o comportamento dos componentes. Os dados demonstram uma alta precisão dos resultados, num período de tempo reduzido.

Biocompatibilidade de materiais empregados na confecção de próteses cardiovasculares: comparação entre pericárdio bovino e Dacron(R)

Durante os últimos 25 anos, numerosos estudos têm sido efetuados visando a biocompatibilidade de materiais de uso médico-hospitalar. Isto se deve ao desenvolvimento de materiais destinados às próteses particularmente na área cardiovascular, o que motivou pesquisas relativas à problemática da compatibilidade entre superfícies biológicas ou sintéticas e o sangue. O presente trabalho objetivou comparar a avaliação da biocompatibilidade do pericárdio bovino, um dos materiais mais empregados na fabricação de válvulas cardíacas protéticas, após tratamento com glutaraldeído e formaldeído, com o material sintético conhecido como "tricot" de Dacron(R). Tanto fragmentos de pericárdio submetidos a diferentes tratamentos, como os de Dacron(R) foram implantados subcutaneamente na região abdominal de ratos Wistar, por períodos de 1 a 3 meses. O exame de cortes histológicos obtidos por métodos convencionais evidenciou ausência de biocompatibilidade principalmente para o pericárdio tratado com formaldeído. Para o Dacron(R), foi constatado, comparativamente, uma perfeita biocompatibilidade. A cultura de células in vitro, com o uso de linhagens RC-IAL e Hela pelo método de revestimento com ágar, foi empregada exclusivamente para o material de origem biológica e evidenciou um grau intenso de toxicidade associado ao resíduo do agente de tratamento. Concluiu-se que existe a necessidade do aperfeiçoamento da técnica de lavagem da prótese biológica antes da implantação.

Controlo do programa de manutenção dos motociclos Harley-Davidson em Portugal

No actual ambiente competitivo, o baixo custo, a alta qualidade e um grau crescente de personalização são exigências para a sobrevivência das empresas que têm influenciado as acções dos profissionais de manutenção com vista ao aperfeiçoamento das políticas de manutenção. Como resultado, surgiu na área de manutenção industrial uma grande quantidade de métodos, softwares, modelos e ferramentas de gestão, onde se destaca o RCM (Reliability Centered Maintenance ou Manutenção Centrada na Fiabilidade) de origem Norte Americana na década de 60. Inicialmente começou-se a utilizar este método na indústria de aviação passando posteriormente a ser utilizada também pelo Exército dos E.U.A. e a partir da década de 80 por outras indústrias comerciais. Após a explicação da metodologia RCM e tendo como base o modelo da moto Softail, começou-se por definir o sistema através da preparação para a análise, selecção do equipamento a ser analisado e identificação das funções. Após definição do sistema passa-se à sua análise. Neste caso optou-se pela análise FMEA onde se identificam as falhas funcionais, os efeitos e causas dessas mesmas falhas, conhecendo-se o histórico de avarias do modelo Softail durante o período de garantia, desde 1999 até ao presente ano. Do histórico de avarias durante o período de garantia, e após estudo do mesmo, conclui-se que 28,35% das avarias são cosméticas, relativas a problemas de cromados (danos ou qualidade dos cromados) avarias essas que não influenciam o desempenho do motociclo; 9,58% de problemas relativos a baterias, problemas esses que poderão influenciar o normal funcionamento do motociclo e que se deverá ter mais atenção; 7,66% dos motociclos tiveram problemas de entrada de água para o interior do velocímetro, uma vez mais este problema não interfere com o bom desempenho do motociclo; 4,6% relativos a danos na pintura, uma vez mais problema cosmético que não interfere com o bom desempenho do motociclo; segue-se 4,21% devido a barulhos na frente do motociclo e que deverá requerer alguma atenção; 4,21% de mau funcionamento da instrumentação eléctrica, onde se deverá ter também atenção. No estudo da FMEA conclui-se que o principal efeito/consequência gerado pela falha da bateria (falha com maior frequência) é o não funcionamento do motor por falta de alimentação do sistema de gestão electrónica do motociclo e consequente imobilização do mesmo. Com base na FMEA realizada foram salientados os aspectos, em termos de modos de falha, que são mais importantes, com base nas reclamações em prazo de garantia, tais como questões estéticas dos cromados e pinturas e problemas relacionados com o funcionamento da bateria, entre outros. Na FMEA podem ser vistos em termos criticidade todos os modos de falha, através do RPN (Risk Priority Number), ou em português Número de Prioridade de Risco, mostrando assim onde a marca pode aplicar prioridades em termos de acções de projecto ou manutenção. Com estas alterações pretende-se aumentar a fiabilidade do modelo Softail, podendo no futuro alargar este novo plano de manutenção às restantes famílias da gama Harley-Davidson.

Programa de manutenção de aeronaves: rodas e travões

No presente trabalho aborda-se as rodas (pneus + jantes) e travões das frotas A319,A320, A320 SATA, A330 e A340 da TAP. Procurou-se realizar uma análise ao actual estado destes componentes, tendo sempre em mente eventuais melhorias a propor caso fosse possível. O estudo dividiu-se nas seguintes partes: prestação, custos, tipo de falhas, manutenção e fiabilidade. Nos três primeiros referenciados pretendeu-se analisar o estado dos componentes e ver potenciais padrões de falhas e irregularidades analisando também os custos de modo a sugerir potenciais reduções caso o cenário assim o permitisse. Salienta-se também que, para este trabalho, as temáticas manutenção e fiabilidade encontram-se interligadas. Teve-se em mente a realização de um estudo da probabilidade de falha dos componentes e assim, averiguar a possibilidade de melhorias no actual estado de manutenção praticado. Para tal, para os dados fiabilisticos recorreu-se ao programa Reliasoft Weibull++7 de modo a podermos observar a evolução do estado do componente ao longo dos ciclos. Por fim, deu-se uso a uma ferramenta fiabilistica, com o auxílio do software Maple 12 que visa a obtenção de um ponto mínimo de custo da manutenção de um componente, tendo a finalidade de comparar com o actual cenário de manutenção correctiva.

Controlo de fiabilidade de um componente de avião

O presente relatório, insere-se no âmbito de um Estágio de Natureza Profissional, realizado na TAP Manutenção e Engenharia, relativo à Unidade Curricular de Trabalho Final de Mestrado, do curso de Mestrado em Engenharia Mecânica - Ramo Manutenção e Produção - do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. O referido Estágio de Natureza Profissional, com a duração de 640 horas, teve como objectivo o controlo da fiabilidade de um componente de avião, aplicando metodologias da Manutenção Centrada na Fiabilidade, orientadas para a Logística de Componentes, visando a análise, e possível melhoria, do compromisso entre a disponibilidade e a fiabilidade dos componentes e os seus custos de posse. O trabalho foi desenvolvido nas instalações da TAP Manutenção & Engenharia, nomeadamente no sector de Fiabilidade e Programas de Manutenção da Direcção de Engenharia, e também Oficina de Interiores de Cabine, que é a oficina responsável pelo componente que viria a ser atribuído como objecto de estudo para a realização do presente trabalho. Numa fase preliminar, foram ainda levadas a cabo reuniões na Empresa, com vista à formalização do estágio e à apresentação dos sectores onde o mesmo se iria realizar, bem como para demonstração das metodologias de controlo da fiabilidade utilizadas na mesma. Após a formalização do Estágio, foram atribuídas como objecto de estudo as cadeiras de tripulação técnica em exploração na frota da TAP Portugal, fabricadas pela SOGERMA, firma pertencente ao consórcio aeronáutico europeu EADS. A escolha do componente prendeu-se com o facto de o mesmo se encontrar em alerta, devido a encontrar-se regularmente com o índice de remoções prematuras excedido. Com a atribuição do objecto de estudo foi necessário levar a cabo não só uma familiarização com o objecto de estudo, nomeadamente quais os seus principais componentes e modos de funcionamento, bem como com as suas fichas de cadastro onde se encontra registado o historial de intervenções efectuadas sobre os referidos componentes. Para o presente estudo, de modo a possibilitar uma melhor análise da evolução do comportamento dos componentes, e para que a amostra em estudo fosse mais significativa, foram tidos em conta os dados das remoções prematuras desde o ano 2000 até à actualidade. Essa informação, retirada da base de dados da TAP, foi então cruzada com a informação contida nas fichas de cadastro de cada uma das unidades com vista à aferição das causas das remoções e à segregação dos dados não relevantes para o estudo. Foi assim possível determinar os modos de falha envolvidos e levar a cabo o respectivo tratamento estatístico com vista à determinação das frequências relativas e absolutas de cada um dos mesmos. Após o apuramento dos dados relevantes, foi usada uma ferramenta informática, o software Weibull ++, da Reliasoft, para tratamento dos dados de vida dos componentes, visando a determinação não só das distribuições de probabilidade que melhor se adequam aos dados em questão bem como da vida média do componente em cada análise efectuada. Para uma melhor avaliação foram usadas as seguintes abordagens: • Análise ao longo do tempo, usando a totalidade dos dados, filtrando os dados por intervalos de tempo de modo ser possível traçar uma evolução da exploração ao longo do período considerado; • Análise do comportamento em médio curso e longo curso, de cada uma das séries de cadeiras isoladamente; • Análise do comportamento de cada uma das séries, independentemente da aeronave em que se encontrem instaladas; • Análise global do comportamento das cadeiras, de modo a ser possível retirar um indicador global da exploração dos objectos de estudo.

Consumo energético e eficiência da marcha com dois modelos de joelhos protésicos: estudo de caso

Introdução – Os componentes protésicos têm um papel fundamental na eficiência energética da marcha dos indivíduos amputados. Esta é uma área de conhecimento ainda em desenvolvimento, onde a investigação desempenha um papel central. Objectivos – Comparar e analisar o efeito de dois joelhos protésicos, 3R34, monocêntrico modular, de fricção constante, com auxiliar de extensão incorporado (A) e 3R92, monocêntrico modular, com travão de fricção e controlo pneumático da fase de balanço (B) no consumo energético e eficiência da marcha. Metodologia – Um indivíduo do sexo masculino de 27 anos, com amputação transfemural longa, foi sujeito a um protocolo submáximo de avaliação da resposta ao exercício em passadeira rolante (H/P/Cosmos(R) Mercury), através de um sistema de análise de gases breath‑by‑breath (Cosmed Quark PFT Ergo). Foi efetuado o mesmo protocolo com intervalo de dois dias, primeiro utilizando o joelho A e depois o B. As variáveis analisadas foram o consumo de O2 (VO2), o equivalente metabólico (MET) e a eficiência energética da marcha (Quociente de VO2 esperado de um individuo saudável e o VO2 do individuo em estudo). O esforço percecionado foi medido com a escala RPE de Borg. Resultados – O consumo energético com o joelho A (24,2 ml O2/kg/min; 6,9 MET) foi inferior ao obtido com o joelho B (28,68 ml O2/kg/min; 8,2 MET). A eficiência energética da marcha foi mais elevada para o joelho A (43%) do que para o joelho B (39%). Conclusão – A utilização do joelho A na prótese do indivíduo em estudo resulta numa marcha de menor consumo energético e maior eficiência. No entanto, este valor poderá estar influenciado pelo curto período de adaptação ao joelho B, sendo necessários mais estudos para confirmar os resultados do estudo e a influência deste fator. ABSTRACT - Background – Prosthetic components have a crucial role in the energy efficiency of amputee’s gait. This is an area of knowledge still in development, where research plays a central role. Objective – The purpose of this case study is to compare the impact in energy consumption of two prosthetic knees, titanium single‑axis constant friction knee joint with internal extension assist, 3R34 (A) and a single‑axis pneumatic swing phase control, 3R92 (B). Methodology – The participant was a transtibial amputee, male, with 27 years old, with no other clinical or functional impairments. To measure the energy expenditure a submaximal treadmill (H/P/Cosmos(R) Mercury) exercise stress test combined with a breath‑by‑breath analysis system (Cosmed Quark PFT Ergo) was used. The same test was applied to both knees, separated by two days. The analyzed variables were O2 consumption (VO2), metabolic equivalent (MET) and gait efficiency (VO2 ratio expected from a healthy individual and the studied individual). A rate of perceived exertion (Borg’s Scale) was used. Results – The results were favorable to knee A (24.2 ml O2/kg/min; 6.9 MET, 43% efficiency) compared with knee B (28.68 ml O2/kg/min; 8.2 MET, 39% efficiency). Conclusion – In this case, a less energy consumption gait corresponds to the prosthesis with knee A. These values may be influenced by the short adaptation period with knee B, so it’s necessary to perform more studies to confirm the previous results and to understand the truly impact of correct adaptation factor to the best prosthetics components for different patients.

Wells turbine: fiberglass flanges

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

Network air gap controller

As ameaças à segurança da informação, (INFOSEC) atentam contra a perda da respectiva confidencialidade, integridade e disponibilidade, pelo que as organizações são impelidas a implementar políticas de segurança, quer ao nível físico quer ao nível lógico, utilizando mecanismos específicos de defesa. O projecto Network Air Gap Controller (NAGC) foi concebido no sentido de contribuir para as questões da segurança, designadamente daquelas que se relacionam directamente com a transferência de informação entre redes de classificação de segurança diferenciadas ou de sensibilidades distintas, sem requisitos de comunicação em tempo real, e que mereçam um maior empenho nas condições de robustez, de disponibilidade e de controlo. Os organismos que, em razão das atribuições e competências cometidas, necessitam de fazer fluir informação entre este tipo de redes, são por vezes obrigados a realizar a transferência de dados com recurso a um processo manual, efectuado pelo homem e não pela máquina, que envolve dispositivos amovivéis, como sejam o CD, DVD, PEN, discos externos ou switches manuais. Neste processo, vulgarmente designado por Network Air Gap (NAG), o responsável pela transferência de dados deverá assumir de forma infalível, como atribuições intrínsecas e inalienáveis da função exercida, as garantias do cumprimento de um vasto conjunto de normas regulamentares. As regras estabelecidas desdobram-se em ferramentas e procedimentos que se destinam, por exemplo, à guarda em arquivo de todas as transferências efectuadas; à utilização de ferramentas de segurança (ex: antivírus) antes da colocação da informação na rede de classificação mais elevada; ao não consentimento de transferência de determinados tipos de ficheiro (ex: executáveis) e à garantia de que, em consonância com a autonomia que normalmente é delegada no elemento responsável pela operação das comunicações, apenas se efectuam transferências de informação no sentido da rede de classificação inferior para a rede de classificação mais elevada. Face ao valor da informação e do impacto na imagem deste tipo de organizações, o operador de comunicações que não cumpra escrupulosamente o determinado é inexoravelmente afastado dessas funções, sendo que o processo de apuramento de responsabilidades nem sempre poderá determinar de forma inequívoca se as razões apontam para um acto deliberado ou para factores não intencionais, como a inépcia, o descuido ou a fadiga. Na realidade, as actividades periódicas e rotineiras, tornam o homem propenso à falha e poderão ser incontornavelmente asseguradas, sem qualquer tipo de constrangimentos ou diminuição de garantias, por soluções tecnológicas, desde que devidamente parametrizadas, adaptadas, testadas e amadurecidas, libertando os recursos humanos para tarefas de manutenção, gestão, controlo e inspecção. Acresce que, para este tipo de organizações, onde se multiplicam o número de redes de entrada de informação, com diferentes classificações e actores distintos, e com destinatários específicos, a utilização deste tipo de mecanismos assume uma importância capital. Devido a este factor multiplicativo, impõe-se que o NAGC represente uma opção válida em termos de oferta tecnológica, designadamente para uma gama de produtos de baixíssimo custo e que possa desenvolver-se por camadas de contributo complementar, em função das reais necessidades de cada cenário.

Conversor estático de potência tolerante a falhas

O trabalho apresentado nesta dissertação refere-se à concepção, projecto e realização experimental de um conversor estático de potência tolerante a falhas. Foram analisados trabalhos de investigação sobre modos de falha de conversores electrónicos de potência, topologias de conversores tolerantes a falhas, métodos de detecção de falhas, entre outros. Com vista à concepção de uma solução, foram nomeados e analisados os principais modos de falhas para três soluções propostas de conversores com topologias tolerantes a falhas onde existem elementos redundantes em modo de espera. Foram analisados os vários aspectos de natureza técnica dos circuitos de potência e guiamento de sinais onde se salientam a necessidade de tempos mortos entre os sinais de disparo de IGBT do mesmo ramo, o isolamento galvânico entre os vários andares de disparo, a necessidade de minimizar as auto-induções entre o condensador DC e os braços do conversor de potência. Com vista a melhorar a fiabilidade e segurança de funcionamento do conversor estático de potência tolerante a falhas, foi concebido um circuito electrónico permitindo a aceleração da actuação normal de contactores e outro circuito responsável pelo encaminhamento e inibição dos sinais de disparo. Para a aplicação do conversor estático de potência tolerante a falhas desenvolvido num accionamento com um motor de corrente contínua, foi implementado um algoritmo de controlo numa placa de processamento digital de sinais (DSP), sendo a supervisão e actuação do sistema realizados em tempo-real, para a detecção de falhas e actuação de contactores e controlo de corrente e velocidade do motor utilizando uma estratégia de comando PWM. Foram realizados ensaios que, mediante uma detecção adequada de falhas, realiza a comutação entre blocos de conversores de potência. São apresentados e discutidos resultados experimentais, obtidos usando o protótipo laboratorial.