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.

Leanness na manutenção aeronáutica: o caso FAP

Os sistemas de armas da Força Aérea Portuguesa (FAP) têm por missão a defesa militar de Portugal, através de operações aéreas e da defesa do espaço aéreo nacional, sendo o F-16 o principal avião de ataque em uso nesta organização. Neste sentido, e tendo em conta o actual contexto económico mundial, as organizações devem rentabilizar todos os recursos disponíveis, custos associados e optimizar processos de trabalho. Tendo por base os pressupostos anteriores, o presente estudo pretende analisar a implementação de lean na FAP, uma vez que esta filosofia assenta na eliminação de desperdícios com vista a uma melhoria da qualidade e diminuição de tempos e custos. Posto isto, a análise deste trabalho vai recair sobre a área de manutenção do F-16, em concreto na Inspeção de Fase (IF), um tipo de manutenção que esta aeronave realiza a cada trezentas horas de voo. O estudo de caso vai incidir em dois momentos da IF: o primeiro ponto relaciona-se com o processamento da recolha de dados para a reunião preliminar onde são definidas, para as áreas de trabalho executantes, as ações de manutenção a realizar com a paragem da aeronave. Deste modo, pretende-se averiguar as causas inerentes aos atrasos verificados para a realização desta reunião. O segundo ponto em observação compreende a informação obtida através da aplicação informática SIAGFA, em uso na FAP, para o processamento de dados de manutenção das quatro aeronaves que inauguraram a IF com a filosofia lean. Esta análise permitiu perceber o número de horas de trabalho dispendidas (em média pelas quatro aeronaves) por cada uma das cartas de trabalho, verificando-se que as cartas adicionais comportam mais horas; foi possível compreender quais as áreas de trabalho consideradas críticas; foram identificados os dias de trabalho realizado e tempos de paragem sem qualquer tipo de intervenção. Foi ainda avaliado, por aeronave, o número de horas de trabalho realizadas na IF e quais os constrangimentos que se verificaram nas aeronaves, que não realizaram a IF no tempo definido para tal.

Analisador de vibrações de dois canais baseado em computador

O presente trabalho teve como principal objectivo o desenvolvimento de um analisador de vibrações de dois canais baseado em computador, para a realização de diagnóstico no âmbito do controlo de condição de máquinas. Foi desenvolvida uma aplicação num computador comum, no software LabVIEW, que através de transdutores de aceleração do tipo MEMS conectados via USB, faz a recolha de dados de vibração e procede ao seu processamento e apresentação ao utilizador. As ferramentas utilizadas para o processamento de dados são ferramentas comuns encontradas em vários analisadores de vibrações disponíveis no mercado. Estas podem ser: gráficos de espectro de frequência, sinal no tempo, cascata ou valores de nível global de vibração, entre outras. Apesar do analisador desenvolvido não apresentar inovação nas ferramentas de análise adoptadas, este pretende ser distinguido pelo baixo custo, simplicidade e carácter didáctico. Este trabalho vem evidenciar as vantagens, desvantagens e potencialidades de um analisador desta natureza. São tiradas algumas conclusões quanto à sua capacidade de diagnóstico de avarias, capacidades como ferramenta didáctica, sensores utilizados e linguagem de programação escolhida. Como conclusões principais, o trabalho revela que os sensores escolhidos não são os indicados para efectuar o diagnóstico de avarias em ambiente industrial, contudo são ideais para tornar este analisador numa boa ferramenta didáctica e de treino.

Controlo tolerante a falhas de um canal de rega

A presente dissertação pretende conceber e implementar um sistema de controlo tolerante a falhas, no canal experimental de rega da Universidade de Évora, utilizando um modelo implementado em MATLAB/SIMULINK®. Como forma de responder a este desafio, analisaram-se várias técnicas de diagnóstico de falhas, tendo-se optado por técnicas baseadas em redes neuronais para o desenvolvimento de um sistema de detecção e isolamento de falhas no canal de rega, sem ter em conta o tipo de sistema de controlo utilizado. As redes neuronais foram, assim, os processadores não lineares utilizados e mais aconselhados em situações onde exista uma abundância de dados do processo, porque aprendem por exemplos e são suportadas por teorias estatísticas e de optimização, focando não somente o processamento de sinais, como também expandindo os horizontes desse processamento. A ênfase dos modelos das redes neuronais está na sua dinâmica, na sua estabilidade e no seu comportamento. Portanto, o trabalho de investigação do qual resultou esta Dissertação teve como principais objectivos o desenvolvimento de modelos de redes neuronais que representassem da melhor forma a dinâmica do canal de rega, de modo a obter um sistema de detecção de falhas que faça uma comparação entre os valores obtidos nos modelos e no processo. Com esta diferença de valores, da qual resultará um resíduo, é possível desenvolver tanto o sistema de detecção como de isolamento de falhas baseados nas redes neuronais, possibilitando assim o desenvolvimento dum sistema de controlo tolerante a falhas, que engloba os módulos de detecção, de isolamento/diagnóstico e de reconfiguração do canal de rega. Em síntese, na Dissertação realizada desenvolveu-se um sistema que permite reconfigurar o processo em caso de ocorrência de falhas, melhorando significativamente o desempenho do canal de rega.

Dor abdominal aguda como apresentação de porfirias

As porfirias são um grupo de oito doenças metabólicas raras, em resultado de uma deficiência enzimática em cada uma das oito enzimas envolvidas na biossíntese do grupo heme. São doenças maioritariamente hereditárias, mas podem também ser adquiridas aquando da exposição a certos fatores ambientais e/ou patológicos. Estes fatores externos, denominados de porfirinogénicos também têm um papel preponderante no diagnóstico das porfirias, uma vez que mimetizam os sintomas clínicos de um ataque agudo de porfiria, contribuindo para subestimar esta doença, levando a um atraso no diagnóstico e diminuído o sucesso do prognóstico. Os ataques agudos de porfiria, nomeadamente na porfiria aguda intermitente, porfiria variegata, coproporfiria hereditária, e deficiência da desidratase do ácido delta-aminolevulínico, apesar de serem doenças multissistémicas, têm em comum como apresentação clínica, a dor abdominal aguda. A pesquisa de porfobilinogénio (PBG) na urina, através da realização do teste de Hoesch, é uma forma rápida e fácil de excluir a suspeita clínica de porfiria. Pretendemos com este trabalho, alertar para a necessidade de um diagnóstico laboratorial atempado, que pela sua simplicidade poderá descartar ou confirmar se a dor abdominal aguda, tão frequente nas urgências hospitalares, será ou não uma manifestação clínica de um ataque agudo de porfiria. Este estudo contribuirá não só para aumentar o nosso conhecimento acerca destas doenças, como também permitirá uma melhor compreensão dos mecanismos de patogenicidade das porfirias, o qual ainda permanece pouco conhecido.

Concessão Douro Litoral A32/IC2: passagens inferiores pré-fabricadas no sistema arco "Techspan" e muros ala de suporte de terras no sistema "Terra Armada": ponte sobre o rio Antuã: aplicação da tecnologia "Freyssinet"

O presente relatório visa apresentar o trabalho desenvolvido pelo estagiário na empresa Freyssinet – Terra Armada, S.A. (FTA). O relatório traduz o acompanhamento do estagiário na construção e aplicação da tecnologia Terra Armada em duas passagens inferiores, bem como o acompanhamento dos trabalhos efectuados pela empresa FTA no que diz respeito à aplicação da tecnologia Freyssinet na ponte sobre o rio Antuã, estando ambas as obras abordadas inseridas no Lote 8 – “A32/IC2 Oliveira de Azeméis/IP1 (S. Lourenço) trecho 2 e 3 – a cargo da empresa Alves Ribeiro S.A.. Com a construção dos trechos 2 e 3 da A32 surgiu a necessidade de se restabelecerem algumas ligações, o que fez com que após estudadas as soluções passíveis de serem utilizadas, se tivesse optado pela construção de túneis a céu aberto na execução dos restabelecimentos. Descreve-se neste documento a metodologia utilizada e as tecnologias patenteadas pela empresa Terra Armada, sendo estas compostas pelos Arcos “Techspan” e muros de ala executados com recurso à tecnologia “Terra Armada”. Em relação à ponte sobre o rio Antuã inserida no trecho 2 da empreitada de construção da A32, foi construída com recurso a cimbre auto-lançável e betonada in situ, havendo a necessidade de aplicação de tecnologias patenteadas pela Freyssinet no que diz respeito às actividades de pré-esforço, aparelhos de apoio nas ligações entre o tabuleiro e os pilares e juntas de dilatação na ligação do tabuleiro aos encontros. Apresentam-se os procedimentos de montagem e aplicação das tecnologias anteriormente referidas. No presente relatório estão descritos e explicados detalhadamente os trabalhos executados pela FTA, nomeadamente a aplicação da tecnologia “Terra Armada” no que diz respeito à construção das passagens inferiores, e a aplicação da tecnologia “Freyssinet” aplicada aquando da construção da ponte sobre o rio Antuã.

Análise dos métodos de medição dos parâmetros geométricos de via e correlação entre os dados obtidos

A razão atribuída à escolha do tema do T.F.M. em Caminhos-de-ferro, tem a ver com o facto de ser uma via de comunicação específica. Contrariamente ao que acontece na execução de auto-estradas, no caminho-de-ferro, a gestora da infra-estrutura responsabiliza-se pela execução, exploração (sinalização e controlo de circulação), abastecimento de energia fornecida às vias que dispõem de catenária (tracção eléctrica), manutenção e conservação da via. O processo de análise e inspecção de geometria de via, é usado quando e necessário preservar a infra-estrutura. Este processo iniciou-se nos caminhos-de-ferro portugueses, há muitos anos, depois da inauguração do primeiro troco de linha férrea. A primeira viagem ocorre em Outubro de 1856, sendo o início do processo em 1968, com a dresina “Matisa PV-6”. Em 1991 a C.P. adquiriu outro veículo de inspecção de via, tendo sido escolhido o VIV02 EM 120 da marca Plasser & Theurer, para substituir “Matisa PV-6”. O tema Análise dos Métodos de Medição dos Parâmetros Geométricos de Via e Correlação entre os Dados Obtidos está directamente relacionado com a manutenção e conservação de via. Na Unidade Operacional Sul (hoje ROS – Região Operacional Sul), local onde desenvolvi o T.F.M., não existem obras de construção de caminhos-de-ferro que pudesse acompanhar e constituir tema para o meu trabalho. Na realidade, com a falta de investimento que se perspectiva no futuro próximo, a manutenção da infra-estrutura passa a ser a actividade principal desenvolvida pela REFER, de modo a assegurar a comodidade, segurança e rapidez na deslocação de cargas e pessoas. A Analise Geométrica de Via e actualmente uma das principais actividades no âmbito da manutenção, que é feita por diagnóstico, contrariamente ao que acontecia no passado em que a conservação metódica era realizada num determinado ano num troço seleccionado independentemente da necessidade ou não da mesma. Uma ajuda preciosa, no que se refere à decisão de se realizar um determinado trabalho de conservação, e a do veículo VIV02 EM 120 que faz inspeções ao longo de toda a rede ferroviária e permite recolher dados e classificar através do desvio padrão, troços com extensão de 200 metros, obtendo os dados relevantes sobre a necessidade de intervenção. Para além do referido veículo existem também equipamentos ligeiros de inspecção dos parâmetros geométricos de via. Um desses equipamentos designa-se por Trólei, não sendo motorizado, pois o mesmo é movido manualmente por um operador. Obviamente que este equipamento não faz a inspecção a toda a rede pois a operação de medição é morosa, sendo contudo utilizado para análise de defeitos geométricos em pequenos trocos, tornando-se assim uma mais-valia, evitando o deslocar de um equipamento “pesado” como o VIV 02 EM 120. Para atingir os objectivos deste trabalho realizaram-se testes de medição com ambos (veiculo e equipamento ligeiro), no mesmo espaço temporal e com as mesmas características físicas, como a temperatura, humidade etc. Os resultados, de acordo com os objectivos, são a comparação entre as medições de ambos, com vista a comprovar a sua utilidade e necessidade, de acordo com os vários tipos de superstruturas constituintes da rede ferroviária nacional.

Simulação numérica do comportamento dinâmico de uma laje

Nesta dissertação pretende-se simular o comportamento dinâmico de uma laje de betão armado aplicando o Método de Elementos Finitos através da sua implementação no programa FreeFEM++. Este programa permite-nos a análise do modelo matemático tridimensional da Teoria da Elasticidade Linear, englobando a Equação de Equilíbrio, Equação de Compatibilidade e Relações Constitutivas. Tratando-se de um problema dinâmico é necessário recorrer a métodos numéricos de Integração Directa de modo a obter a resposta em termos de deslocamento ao longo do tempo. Para este trabalho escolhemos o Método de Newmark e o Método de Euler para a discretização temporal, um pela sua popularidade e o outro pela sua simplicidade de implementação. Os resultados obtidos pelo FreeFEM++ são validados através da comparação com resultados adquiridos a partir do SAP2000 e de Soluções Teóricas, quando possível.

Desenvolvimento do sistema de tracção de um veículo eléctrico ecológico com travagem regenerativa

Nesta dissertação descreve-se uma metodologia de dimensionamento do sistema de tracção para equipar um veículo eléctrico ecológico (VEECO) com inclusão de um sistema de travagem regenerativa. Apresenta-se uma perspectiva geral de diversas topologias de sistemas de tracção utilizadas nos veículos eléctricos e realiza-se a sua comparação através do estudo e análise dos acionamentos electromecânicos que podem ser utilizados nesses sistemas de tracção eléctrica. Utilizando ferramentas de simulação numérica, estuda-se o modelo matemático de um veículo eléctrico com travagem regenerativa. A partir deste modelo matemático é adoptado uma possível configuração para o seu sistema de tracção eléctrica e são obtidas características teóricas de desempenho do veículo eléctrico, através da análise de testes padrão ao veículo. Em banco de ensaios, constrói-se um sistema de tracção eléctrica que permite a validação experimental do modelo matemático do veículo eléctrico. Para a construção deste banco de ensaios foram concebidos os sistemas de tracção eléctrica, de carga mecânica e de controlo e monitorização do banco de ensaios. A validação experimental realiza-se através dos mesmos testes padrão ao veículo eléctrico, como o teste NEDC (New European Driving Cycle), o teste de aceleração entre 0 e 100km/h e o teste de gradeabilidade. Desenvolve-se o dimensionamento do sistema de tracção eléctrica a equipar o VEECO, através da componente de modelação paramétrica do modelo matemático do veículo eléctrico. Com esta metodologia é adoptado um conjunto de variáveis paramétricas relacionadas com os elementos que constituem o sistema de tracção eléctrica do VEECO. Estuda-se a influência destas variáveis paramétricas nas características de desempenho pretendidas para o VEECO. Como resultado da análise de modelação paramétrica é apresentada uma solução para o sistema de tracção eléctrica do VEECO que cumpre a execução do NEDC, apresenta um tempo de aceleração entre 0 e 100km/h inferior a 10 segundos, supera uma gradeabilidade de 10% e uma autonomia de 200 km. O sistema de tracção do VEECO também permite realizar a travagem regenerativa com rendimento até 33%. Possui controlo de tracção e anti bloqueio da roda motora, através de uma unidade de controlo que permite reduzir a potência transmitida ao veio, quando a velocidade da roda de tracção difere do valor de referência da velocidade do veículo. Os conhecimentos adquiridos através do processo de investigação e desenvolvimento, para a realização da presente dissertação permitem apresentar perspectivas de desenvolvimento futuro com aplicação nos sistemas de tracção de veículos eléctricos rodoviários.

Projecto de execução da passagem superior 9A, na concessão Douro Litoral na A32/IC2 - Oliveira de Azeméis/IP1 (S. Lourenço)

O presente trabalho teve como principal objectivo a aplicação dos conceitos adquiridos nas unidades curriculares da licenciatura e do mestrado. Nesse sentido tomou-se a opção da realização de um projecto de execução de uma obra de arte para o trabalho final de mestrado, realizado num conceituado gabinete de projecto de pontes e viadutos, com vista à obtenção do grau de mestre. O projecto refere-se a uma obra de arte que se insere num nó rodoviário de ligação entre duas auto-estradas que, dados os seus condicionamentos de perfil, quer longitudinal quer transversal, e implantação no local, pode ser considerada uma obra de arte especial. O processo de análise foi feito com recurso ao programa de cálculo automático SAP2000®, tendo em conta os regulamentos nacionais aplicáveis a estruturas de pontes e os Eurocódigos em fase de implementação em Portugal. O projecto de execução, objecto deste trabalho, foi realizado em função de uma metodologia de construção simples, que é o recurso à utilização, por fases, de cimbres apoiados no solo. A optimização das fases de construção é um factor condicionante na análise e concepção da obra de arte deste projecto, pelo que se procura obter uma relação optimizada entre o rendimento de construção e o funcionamento estrutural da obra de arte, de forma a garantir a segurança da estrutura e o conforto dos utilizadores a longo prazo.

Enthalpies of Solution of 1-Butyl-3-methylimidazolium Tetrafluoroborate in 15 Solvents at 298.15 K

Enthalpies of solution of 1-butyl-3-methylimidazolium tetra fluoroborate, [BMIm]BF4, are reported at 298.15 K in a set of 15 hydrogen bond donor and hydrogen bond acceptor solvents, chosen by their diversity, namely, water, methanol, ethanol, 1,2-ethanediol, 2-choroethanol, 2-methoxyethanol, formamide, propylene carbonate, nitromethane, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, acetone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, and aniline. These values are shown to be largely independent of [BMIm]BF4 concentration. The obtained enthalpies of solution vary from very endothermic to quite exothermic, thus showing a very high sensitivity of the enthalpies of solution of [BMIm]BF4 to solvent properties. Solvent effects on the solution process of this IL are analyzed by a quantitative structure-property relationship methodology, using the TAKA equation and a modified equation, which significantly improves the model's predictive ability. The observed differences in the enthalpies of solution are rationalized in terms of the solvent properties found to be relevant, that is, pi* and E-T(N).

Application of GIS-based multi-criteria analysis for site selection of aquifer recharge with reclaimed water

Reclaimed water from small wastewater treatment facilities in the rural areas of the Beira Interior region (Portugal) may constitute an alternative water source for aquifer recharge. A 21-month monitoring period in a constructed wetland treatment system has shown that 21,500 m(3) year(-1) of treated wastewater (reclaimed water) could be used for aquifer recharge. A GIS-based multi-criteria analysis was performed, combining ten thematic maps and economic, environmental and technical criteria, in order to produce a suitability map for the location of sites for reclaimed water infiltration. The areas chosen for aquifer recharge with infiltration basins are mainly composed of anthrosol with more than 1 m deep and fine sand texture, which allows an average infiltration velocity of up to 1 m d(-1). These characteristics will provide a final polishing treatment of the reclaimed water after infiltration (soil aquifer treatment (SAT)), suitable for the removal of the residual load (trace organics, nutrients, heavy metals and pathogens). The risk of groundwater contamination is low since the water table in the anthrosol areas ranges from 10 m to 50 m. Oil the other hand, these depths allow a guaranteed unsaturated area suitable for SAT. An area of 13,944 ha was selected for study, but only 1607 ha are suitable for reclaimed water infiltration. Approximately 1280 m(2) were considered enough to set up 4 infiltration basins to work in flooding and drying cycles.

Sensor element for a metal-insulator-semiconductor camera system (MISCam)

We discuss the operation of a new type of optical sensor (MISCam) based on a metal-insulator-semiconductor (MIS) structure. The operation principle relies on light-induced changes of the band bending and barrier height at the interface between semiconductor and insulator. An image is obtained from the quenching of the ac signal in analogy to the principle of the laser-scanned photodiode (LSP). Lateral resolution depends on the semiconductor material chosen. We have characterised the MIS structures by C-V, I-V, and spectral response measurements testing different types of insulators like a-Si3N4, SiO2, and AlN. The presence of slow interface charges allows for image memory. Colour sensors can be realised by controlling sign and magnitude of the electric fields in the base and the interface region.

Optimização dos protocolos de reconstrução em imagens TC de AVC isquémico agudo: projecto

Mestrado de Radiações aplicadas às Tecnologias da Saúde. Área de especialização: Imagem Digital com Radiação X.

Contributo para a validação de uma estratégia de diagnóstico do risco de LMELT: empresas de triagem de resíduos orgânicos

Mestrado em Segurança e Higiene no Trabalho.