Verificação de segurança de perfis de aço enformado a frio com secção em C

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Estruturas e Geotecnia

Cenários visuais: rastreio de requisitos, documentação e animação para sistemas legados

A rastreabilidade dos requisitos de software nos sistemas legados é um problema recorrente na maioria das empresas. Existem várias causas para este problema, mas as razões principais estão na falta de documentação e unem-se à inexistência de um suporte adequado que permita manter a rastreabilidade entre os requisitos, o desenho e o código fonte de um sistema de software. Nos casos em que existe alguma documentação do sistema esta apresenta-se normalmente na forma de documentos de texto não estruturado, escritos em língua natural. A falta de um standard para representar a informação, torna mais difícil perceber a estrutura e a complexidade de um sistema legado. Esta dissertação vem tentar mitigar o problema apresentado, da falta de rastreabilidade entre os requisitos e a implementação, propondo uma abordagem inovadora designada por Cenários Visuais. A técnica proposta tenta mitigar o problema que existe da rastreabilidade do software e vai facilitar a compreensão do sistema por parte de todos os envolvidos, desde a sua criação até às fases posteriores do seu ciclo de vida. Os cenários visuais são filmagens da execução de cenários, onde é possível encontrar informação adicional sobre as iterações entres os componentes de um sistema. Os cenários visuais são uma representação dinâmica e sincronizada entre duas perspectivas de um sistema de software. A primeira corresponde à perspectiva do utilizador do sistema (caixa preta) e é constituída por um filme descrevendo cada cenário de um caso de utilização. A segunda corresponde à perspectiva do construtor de sistemas de software (caixa branca) e é concretizada por um diagrama de sequência (UML). O processo de criação de um cenário visual servirá de suporte para a criação automática de documentação de sistemas legados e facilitará a validação dos requisitos de um sistema de software. Em suma, espera-se que com esta dissertação a compreensão de um sistema de software legado possa vir a ser melhorada.

Determinação de coeficientes de impulsos sísmicos recorrendo à análise limite numérica

O colapso de muros de suporte de terras em regiões sujeitas a ação de sismos é, em muitos casos, provocada por um insuficiente dimensionamento da estrutura de suporte. Por essa razão, o conhecimento de impulsos sísmicos por detrás de estruturas rígidas de suporte de terras é da máxima importância. Com isto, utilizou-se um software de elementos finitos - Sublim3D, apli-cando um dos teoremas da Análise Limite. Este programa determina limites superiores estritos de cargas de colapso e tem como base de sua formulação o Teorema Cinemático. Explorando as características deste software, analisa-se a qualidade da solução dos coeficientes de impulso ativos sísmicos, comparando com as soluções de Mononobe-Okabe e outras propostas existen-tes. Os efeitos do declive da superfície do aterro, da inclinação do muro com o atrito solo-estrutura, o ângulo de resistência ao corte e a aceleração sísmica horizontal e vertical em função do coeficiente de impulso ativo sísmico também foram analisados.

Uso da dessalinização no abastecimento de água para o consumo humano em regiões com climas áridos ou semi-áridos

O presente trabalho tem como principal objetivo desenvolver um processo de conceção preliminar tendo em vista o abastecimento de água potável à Cidade Assomada, na ilha de Santiago, Cabo Verde, a partir de uma nova estação dessalinizadora a ser instalado no Concelho de Calheta de São Miguel, na Ilha de Santiago. Este projeto terá uma vida útil de 25 anos prevendo-se que no horizonte do projeto venha a servir um total de cerca de 16 000 habitantes para um caudal de dimensionamento de 3156 m3/dia. O caudal de água de abastecimento será disponibilizado numa estação dessalinizadora em estudo que irá utilizar a técnica da osmose inversa e apresenta uma relação de custo-benefício ótima com baixo custo de investimento e de energia, para além de apresentar de fácil operação e manutenção. No presente trabalho é apresentado o estado da arte relativamente à dessalinização da água do mar, e é apresentado em detalhe todo o processo a ser implementado na estação que irá servir a Cidade de Assomada. Em complemento à estação dessalinizadora é igualmente apresentado o estudo do respectivo sistema adutor até à Cidade de Assomada, tendo em consideração critérios de natureza técnica e económica. O dimensionamento técnico-económico teve por objetivo a escolha do diâmetro mais económico a que corresponde o menor valor do somatório dos respetivos encargos de instalação e de exploração associados. Assim, e em resumo, o sistema de abastecimento à Cidade de Assomada será pois integrado por uma captação de água do mar através de dois furos instalados junto à costa, uma estação de tratamento de água, do tipo dessalinizadora um sistemas adutor com dois patamares de bombagem um reservatório de distribuição terminal, seguindo posteriormente a água de abastecimento diretamente para a nova rede de distribuição de toda a Cidade.

Projeto de um dispositivo para ensaio de volantes bimassa

Neste trabalho projetou-se um mecanismo que permite fazer ensaios em volantes bimassa de modo a poder verificar o momento de torção aplicado em função do angulo de rotação das duas massas do volante. O volante bimassa é um componente do motor do veículo que fica acoplado à embraia-gem e que tem como principal função a transferência do momento de força proveniente da cambota para a transmissão. Este tem a vantagem de permitir a redução das vibrações e ruí-dos provenientes do motor com o objetivo de aumentar o conforto de condução. Devido às falhas que ocorrem no sistema de amortecimento destes componentes, surgiu a necessidade de desenvolver um mecanismo que as pudesse detetar de uma maneira simples e rápida. O projeto foi um processo iterativo, que passou pela determinação das funcionalidades do mecanismo até à escolha dos componentes que permitissem não só cumprir essas funcionali-dades, como também garantir a sua eficaz utilização, tendo em conta os custos. Nesta fase procedeu-se ainda ao dimensionamento dos componentes mais críticos e que poderiam causar a cedência da estrutura, realizando uma análise estrutural do mecanismo com o auxílio de um software de elementos finitos. No final efetuou-se a escolha dos elementos de ligação necessários ao funcionamento do mecanismo e estimou-se o seu custo de produção, para posterior construção por parte da Schaeffler Group.

Comparação dos programas Cypeterm e RCCTE-STE no âmbito da simulação dinâmica de edifícios

A presente dissertação tem como objetivo primordial realizar a comparação entre o programa de simulação monozona RCCTE-STE do LNEG e o programa de simulação dinâmica multizona Cypeterm que permite utilizar o motor de cálculo do EnergyPlus de forma a executar a simulação térmica de edifícios. Para tal foram considerados dois casos de estudo diferentes. O primeiro caso de estudo considerado foi um edifício de escritórios que funciona em open-space. É feita uma descrição detalhada dos dados inseridos nos dois programas, em particular os referentes aos elementos construtivos do edifício, aos sistemas de climatização e ventilação e aos perfis de ocupação, equipamentos e iluminação. Por fim realizou-se uma comparação crítica e exaustiva dos resultados entre os dois programas sendo que o Cypeterm foi designado como o melhor, devido às suas qualidades de cálculo do EnergyPlus e pela sua interface gráfica bastante intuitiva, que o torna bastante rápido e eficaz na introdução e alteração de dados. No segundo caso de estudo foi delineado um edifício com mais de 1000 m2 com múltiplos espaços no seu interior. Deste modo procedeu-se a uma comparação monozona face a uma simulação multizona que permitiu demonstrar que esta última é mais vantajosa e capaz, particularmente no dimensionamento do equipamento de climatização do edifício e análise energética de cada espaço. Foram também efetuadas alterações estruturais num dos edifícios estudados, de modo a perceber a sua influência a nível energética em qualquer edifício. De salientar ainda que todo este trabalho teve como base os regulamentos RCCTE e RSECE.

Sistema para o estudo da condutividade térmica a baixa temperatura aplicado à espuma de cobre

O desenvolvimento de novos materiais e a sua caracterização é de extrema importância no dimensionamento e construção de equipamentos criogénicos. A empresa Versarien desenvolveu uma técnica capaz de produzir cobre poroso, conseguindo controlar a porosidade e o tamanho de poros. Os materiais porosos são de especial interesse para dispositivos criogénicos em aplicações espaciais. Um exemplo desta aplicação são as unidades de armazenamento de energia (Energy Storage Units-ESU), onde um material poroso é usado em ausência de gravidade para reter um líquido criogénico por capilaridade, de modo a manter dispositivos a uma temperatura baixa e constante. Neste caso, um material poroso de elevada condutividade térmica, como o cobre, seria de grande interesse uma vez que permite obter uma boa homogeneidade de temperatura na célula. Neste trabalho foi desenvolvido um sistema para medir a condutividade térmica deste material, entre 15 e 260 K, para porosidades entre 50% e 80%, utilizando um criorrefrigerador 2 W @ 20 K. Estas medições permitiram determinar que a pureza do cobre poroso se encontra entre RRR20 (RRR: Residual-resistivity ratio) e RRR10, apresentando uma tortuosidade que se encontra de acordo com um modelo simples descrito nesta dissertação. Foi ainda desenhado, construído e testado um criostato portátil, que apenas necessita de azoto líquido e de bombeamento primário para que se possam realizar medições de condutividade térmica entre 77 e 300 K.

Modelo matemático da coluna vertebral

A investigação sobre um modelo que representasse globalmente a coluna vertebral surgiu com base no desenvolvimento de um aparelho de medição semi-automática da posição dos vértices das apófises espinhosas, o Métrica Vertebral. O modelo desenvolvido admite que a coluna vertebral pode ser representada por um sistema de massas e molas interligadas entre si. O princípio fundamental deste modelo considera que a disposição real da coluna vertebral (isto é, os centros geométricos e as inclinações dos corpos) no plano sagital pode ser determinada pela minimização da energia total elástica do sistema, e conhecendo a posição dos vértices das apófises espinhosas. Construiu-se graficamente a coluna vertebral em ambiente Matlab, utilizando o dimensionamento anatómico encontrado na literatura. Também se desenvolveu a interface gráfica do Métrica Vertebral para o profissional de saúde. Validou-se o modelo matemático num indivíduo sem patologia associada. Verificou-se que as inclinações e as coordenadas dos centros vertebrais obtidas foram muito próximas das reais ao fixar-se a inclinação do sacro à inclinação média estimada para um indivíduo sem patologia associada (42.46º). Também se fizeram testes em indivíduos medidos pelo Métrica Vertebral. No geral, obtiveram-se melhores resultados fixando-se a inclinação do sacro. Em suma, o presente modelo prevê com sucesso as inclinações e centros geométricos dos corpos vertebrais de indivíduos sem patologia associada, a partir da posição dos vértices das apófises espinhosas.

KeyStroke analyzer: desenvolvimento de protótipo para diagnóstico do Síndrome do Túnel Cárpico

A dactilografia profissional causa problemas a nível das articulações dos dedos, mãos, pulsos, braços e até mesmo ombros, a quem a exerce. Um deles, o Síndrome do Túnel Cárpico, considera-se ser a maior doença ocupacional nos Estados Unidos, responsável por avultados gastos médicos ano após ano. Até à data, o estudo de causas e consequências apresentou-se difícil, não havendo uma forma prática e fiável de registar os movimentos do(a) dactilógrafo(a). O presente trabalho pretendeu desenvolver uma solução para a detecção e cálculo de estatísticas referentes às taxas de utilização de dedos em dactilografia profissional, com vista a estudos de terapias adequadas. Optou-se pela captação de imagens através de uma câmara USB, usando iluminação dedicada para garantir uma intensidade de luz constante e uniforme. Usando esta configuração, são capturadas imagens do teclado no instante em que uma tecla é premida. Após a captura, efectua-se o processamento da imagem para detecção dos dedos. Nos dedos do(a) dactilógrafo(a) colocaram-se autocolantes de várias cores para identificação. Para a identificação do dedo usou-se um algoritmo de lógica difusa para, através dos canais R, G e B da imagem, avaliar qual a cor observada na zona de interesse (tecla premida). Conseguiu-se assim uma eficácia de 91% em modo automático, podendo este valor chegar aos 100% no modo avançado, que permite a confirmação do utilizador. Existe ainda margem para evolução com a introdução de uma segunda câmara com um diferente posicionamento para obter outra perspectiva da zona de interesse, aumentando assim as hipóteses de correcta identificação.

Avaliação da qualidade em modelos de requisitos i*

As abordagens de engenharia de requisitos orientada a objetivos oferecem mecanismos que ajudam na elicitação e modelação de requisitos. A presente dissertação centra-se no framework i*, uma das mais importantes linguagens de especificação de modelos de requisitos orientados a objetivos, que conta com grupos de trabalho em mais de vinte países e com sete edições de workshops internacionais. Existem alguns problemas que podem afetar a qualidade de modelos i*. A sua criação pode resultar em modelos complexos e/ou incompletos, assim como incorretos devido ao mau uso da notação do i*. Estes problemas contribuem para a existência de dificuldades na gestão e compreensão dos sistemas de software o que, por sua vez, leva a um aumento dos custos de desenvolvimento. A qualidade dos modelos deve, então, ser uma preocupação constante, por forma a que sejam construídos modelos corretos, completos e cuja complexidade acidental seja minimizada. Não obstante a sua importância, a gestão eficaz destes três aspetos é, ainda, um problema em aberto. Nesta dissertação é proposto um conjunto de métricas para dar suporte à avaliação quantitativa dos atributos de qualidade complexidade, completude e correção nos modelos de requisitos i*. As métricas são definidas seguindo a abordagem Goal-Question- Metric, sendo definidas tanto de modo informal, em língua natural, como formalmente, em OCL (Object Contraint Language), e incorporadas numa ferramenta de modelação i* para que possam ser recolhidas de modo automático. As métricas são avaliadas experimentalmente, através de um conjunto de casos de estudo reais e académicos, e teoricamente, através de propriedades deWeyuker.

Família de DSLs para integrated modular avionics

Na atualidade existe a necessidade de produzir novos aviões de forma rápida, eficiente e económica com o objetivo de abrir novas rotas de voo, expansão das já existentes e substituição de aviões em fim de vida útil. Neste contexto, e sem nunca deixar de cumprir os apertados requisitos do domínio que incluem a exigência de elevada qualidade, a indústria adotou a arquitetura IMA que permite executar várias aplicações aviónicas num único sistema de computação partilhado. Com esta arquitetura, o desenvolvimento do software para as aeronaves ganhou uma elevada relevância, sendo necessário gerar código automaticamente, reutilizar código já testado proveniente de outras aplicações anteriormente desenvolvidas e garantir o mais cedo possível que o software desenvolvido se encontra de acordo com os standards. Apesar da complexidade do domínio, desenvolveu-se uma ferramenta que permite produzir a estrutura do código de novas aplicações para a aviónica. Aferramenta lida com a variabilidade das diversas linhas de produto e reduz o tempo de desenvolvimento. Uma DSL poderia ser uma solução apropriada, pois permite cobrir diversos requisitos exigidos, no entanto, esta solução não é exequível porque seria necessário produzir uma linguagem para cada configuração de software aviónico diferente se pretendêssemos tirar partido da especificidade. Com esta dissertação, solucionou-se esta dificuldade com recurso à noção de família de DSLs. Trata-se de um conjunto de linguagens para um domínio específico, que apresentam um conjunto comum de conceitos chave, mas que adaptam alguns desses conceitos para cumprir a variabilidade dos requisitos. Utilizou-se a abordagem MDD para desenvolver um gerador automático de DSLs que é capaz de produzir a linguagem desejada de acordo com a configuração de software pretendida para a partição pertencente a um módulo aviónico. As linguagens geradas apresentam um nível de usabilidade adequada para o domínio, bem como têm a capacidade de validar as construções efetuadas usando a DSL e produzir os artefactos pretendidos.

Resistência mediada por efluxo em Escherichia coli: novas estra´tégias terapêuticas utilizando antibióticos e inibidores do efluxo

As bactérias desenvolveram ao longo do tempo, mecanismos que lhes permitem superar os efeitos nocivos causados por uma grande variedade de compostos antimicrobianos. Os sistemas de efluxo e a permeabilidade reduzida da parede celular são dois desses mecanismos. Para se estudar a resistência aos antibióticos mediada por efluxo em Escherichia coli, a influência dos inibidores de efluxo na resistência, os mecanismos de acção desses inibidores, a sua relação com a bioenergética e a competição entre substratos de efluxo, usaram-se duas estirpes de E. coli: a estirpe AG100, com o sistema de efluxo AcrAB-TolC funcional, e a estirpe AG100A, com o sistema AcrAB-TolC inactivo. Os inibidores testados foram a cloropromazina, tioridazina, ortovanadato sódio, arilpiperazina, carbonil cianeto m-clorofenilhidrazona e o verapamil. Estes compostos foram avaliados i) quanto à sua capacidade para inibir o sistema de efluxo AcrAB-TolC, através de um método fluorométrico semi-automático; ii) quanto à capacidade para diminuírem a susceptibilidade de E. coli aos antimicrobianos, através da determinação de concentrações mínimas inibitórias na presença e ausência de inibidores de efluxo; iii) quanto ao seu efeito ao nível da membrana celular, nomeadamente, disrupção do potencial de membrana, por microscopia de fluorescência. Para além disso, estes inibidores foram usados em ensaios de competição entre o brometo de etídio e os antibióticos tetraciclina, ofloxacina e oxacilina. Os resultados demonstraram que todos os compostos estudados foram capazes de diminuir a actividade de efluxo. Os compostos que apresentaram um efeito mais relevante foram a cloropromazina e o ortovanadato sódio. Contrariamente, as arilpiperazinas demonstraram um maior efeito na redução dos valores das concentrações mínimas inibitórias dos antibióticos testados realçando o facto de que o efeito destes compostos tidos como inibidores nem sempre corresponde à inibição real de efluxo. Para além disso, foi possível dividir os inibidores em dois grupos: (i) dependentes da acção da glucose – NMP e VP, e (ii) independentes da acção da glucose – CCCP, CPZ, Na3VO4. Os resultados de microscopia de fluorescência demonstraram que todos os compostos testados possuem um efeito imediato ao nível da produção de energia celular, afectando o potencial de membrana. Por último, os ensaios de competição entre substratos demonstraram a existência de um efeito sinérgico, nomeadamente com tetraciclina e ofloxacina, uma vez que permitiram a retenção de mais brometo de etídeo no interior das células. Os resultados obtidos evidenciam a relação entre a resistência aos antibióticos por efluxo activo em E. coli, em particular pelo sistema AcrAB-TolC, e a sua dependência de energia fornecida pela hidrólise de ATP. Deste modo, podemos concluir que os inibidores de efluxo podem ser potenciais alvos para o desenvolvimento de novas terapias no combate à resistência em E. coli.

Análise de estruturas de edifícios sujeitas a ações acidentais

As ações acidentais em estruturas, tais como o impacto de veículos, explosões de gás, ataques terroristas, etc., podem provocar o colapso progressivo dos edifícios e a perda de um número elevado de vidas humanas. A conceção das estruturas deve garantir que estas possuam um elevado grau de robustez para evitar fenómenos de colapso progressivo. O objetivo desta dissertação é descrever o estado da arte no que respeita a edifícios submetidos ao colapso progressivo. Ainda no âmbito deste tema, pretende fazer-se uma abordagem às medidas tomadas em matéria de legislação para prevenir este efeito. Por fim, demonstra-se o dimensionamento de um edifício, através de vários modelos baseados na análise estática linear e não-linear, sujeito a uma ação acidental e apresenta-se um estudo comparativo entre os resultados obtidos neste exercício.

Estudo de uma estrutura adaptativa baseada no conceito de tensegridade

O principal objetivo desta dissertação é estudar o comportamento duma estrutura adaptativa baseada no conceito da tensegridade. As estruturas baseadas em tensegridade podem ser definidas como estruturas reticuladas, espaciais, em que todos os elementos estão sujeitos unicamente a esforços axiais, sejam eles de compressão ou de tração. Os elementos comprimidos são geralmente barras ou escoras que não devem estar em contacto entre si, enquanto que os elementos tracionados são geralmente cabos que devem ser pré-esforçados. O equilíbrio das estruturas tensíntegras é garantido através da implementação de um estado pré-esforçado entre as escoras comprimidas e os cabos tracionados. Respeitando os princípios básicos associados ao conceito da tensegridade, será proposta uma estrutura com múltiplas aplicações em engenharia civil. O comportamento desta estrutura será simulado através de modelos computacionais em elementos finitos recorrendo ao programa de cálculo automático SAP2000. É também modelado um protótipo experimental à escala reduzida. Os modelos desenvolvidos serão sujeitos a diversas solicitações dinâmicas, sendo analisada a resposta estrutural a essas solicitações. A estrutura proposta nesta dissertação é uma estrutura adaptativa, na medida em que está equipada com uma série de sensores que permitem monitorizar, em tempo real, as acelerações e deslocamentos da estrutura, sendo capaz de alterar a sua geometria inicial através do aquecimento de ligas com memória de forma colocadas em locais estratégicos da estrutura, melhorando a sua resposta dinâmica. Com a realização deste trabalho concluiu-se que pequenas alterações na forma e geometria duma estrutura são suficientes para provocar alterações na frequência própria da mesma e, consequentemente reduzir as acelerações e deslocamentos provocados por determinadas ações dinâmicas. Mostrou-se ainda que o mecanismo de alteração de forma proposto é especialmente eficaz na redução de acelerações originadas por ações dinâmicas periódicas.

Projeto, ensaio e comparação de limitadores de corrente supercondutores trifásicos indutivos

O aumento progressivo da rede elétrica e sua complexidade, devido essencialmente à geração distribuída renovável provoca um maior número de correntes de curto-circuito e com maior intensidade. A maioria das soluções atuais que lidam com esta situação, com agravamento progressivo rapidamente se encontram subdimensionadas, tais como disjuntores e fusíveis, devido ao aumento de carga. A divisão de barramentos e construção de novas subestações são as opções que poderão ser tecnicamente mais vantajosas, no entanto, o seu custo é extremamente elevado. A tecnologia da supercondutividade permite que os limitadores de corrente supercondutores tenham vantagens relativamente às soluções existentes. Em regime de funcionamento normal, a impedância destes dispositivos é desprezável do ponto de vista da rede. Após a ocorrência de uma falha na rede, o limitador de corrente supercondutor tem a capacidade de limitar a corrente de curto-circuito no primeiro ciclo. Estas características aproximam-se do dispositivo ideal para lidar com defeitos na rede. Nesta dissertação procede-se à aplicação de uma metodologia de dimensionamento de um limitador de corrente supercondutor do tipo transformador, à sua construção e ensaio em laboratório. Foram aplicadas duas topologias do limitador preparado para funcionar num sistema trifásico. O objetivo é prever, estudar o seu comportamento e comparação entre as duas topologias.