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.

Fiscalização da empreitada de construção de edifício multifamiliar

O presente relatório diz respeito ao estágio curricular realizado no âmbito do Mestrado de Engenharia Civil do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, o qual decorreu entre Março e Junho de 2010, focalizando-se no acompanhamento da construção de um edifício multifamiliar com 11 pisos, 3 dos quais enterrados, e estrutura em betão armado, inserindo-se o estagiário na equipa da empresa Grese, responsável pela sua coordenação e fiscalização. Com a realização do respectivo estágio pretendeu-se, essencialmente, desenvolver e adquirir competências na coordenação e fiscalização de obras, compreender o sistema envolvente e funcional de toda a obra, o inter-relacionamento das diversas entidades envolvidas e activas no desenvolvimento do empreendimento e apreender os processos inerentes às acções coordenadoras e fiscalizadores. Procurou-se ainda impulsionar as capacidades de integração e adaptação ao trabalho em equipa num ambiente profissional. No decorrer do estágio, com vista a cumprir os objectivos propostos, o estagiário integrou-se diariamente na equipa de coordenação e fiscalização e nas diversas actividades realizadas pela mesma. Nesse sentido participou activamente na verificação e aprovação de materiais, na fiscalização da execução da empreitada, tal como no controlo de custos, prazos e planeamento. No âmbito da coordenação da obra interagiu ainda, frequentemente, com as diversas entidades envolvidas. O processo de estágio permitiu, compreender o modus operandi das acções coordenadoras e fiscalizadoras, perceber o modo como as actividades dos processos construtivos se desenvolvem, assim como as funções e inter-relacionamento das diversas entidades envolvidas no desenvolvimento do empreendimento. Conclui-se no respectivo relatório, com base na experiência adquirida em todo o processo, a importância que, o trabalho em equipa intra e inter-disciplinar, a flexibilidade, a comunicação, o planeamento, a organização e a coordenação, assumem no impulsionamento da qualidade global do empreendimento.

Contributo para uma estratégia de avaliação da viabilidade da reabilitação de edifícios

Estatisticamente está provado que a reabilitação de edifícios tem crescido em Portugal ao longo dos anos. Contudo a percentagem de pessoas com os conhecimentos necessários para projectar estas obras é ainda muito pequena. Para combater esta realidade é fundamental contribuir para o estudo deste tema tão vasto. Neste contexto entra o objectivo desta dissertação, atenuar a falta de conhecimento e os erros cometidos na fase primária dos projectos, mais propriamente, na análise da viabilidade da reabilitação. Esta dissertação começa por chamar a atenção para o estado de degradação de alguns centros históricos do país, com o intuito de enquadrar o tema do trabalho com as carências que a maioria do edificado apresenta a nível da qualidade e segurança da construção. A avaliação da viabilidade da reabilitação de edifícios é arquitectada através de um procedimento com factores que visa inspeccionar os edifícios tanto a nível da qualidade e segurança da sua construção, como do custo que poderá ter para satisfazer as exigências dos dias de hoje. Contudo, não pode ser esquecido que os edifícios podem ter critérios para a sua classificação, como a nível histórico, estético e até mesmo científico, que poderão influenciar a decisão da sua reabilitação. Assim, este trabalho chama a atenção para a ponderação destes factores, mas o procedimento recai exclusivamente: • Nas patologias que poderão existir nos edifícios, tendo em consideração que é um tema suficientemente vasto para não ser tratado com plenitude numa única dissertação. Contudo são descritos e apresentados as causas e as patologias mais usuais em Portugal, com confiança que a sua leitura faça reconhecer mais facilmente as patologias em causa; • No custo da reabilitação, onde são criados fichas PRAR, que têm como objectivo o cálculo de custo, por m3, de cada intervenção escolhida para uma patologia, ou seja, fichas de custo unitário, tendo em consideração os materiais, mão-de-obra e equipamentos. Estas fichas são elaboradas de forma organizada, clara, simples e acessível mesmo a indivíduos que não estejam familiarizados com esta especialidade.

Estudo de sistemas de aproveitamento de energias renováveis em edifícios, análise de casos práticos e vantagens da sua aplicação

Este trabalho pretende analisar o estado da arte da tecnologia das energias renováveis em Portugal e das suas perspectivas de evolução. Analisa os progressos que têm feito nessa área e o interesse que o País tem em evoluir na sua sustentabilidade e, no desenvolvimento duma estratégia forte para o futuro nessa área. Com esta investigação, pretende-se, explicar os conceitos de sustentabilidade e eficiência energética em relação aos edifícios e como fazer a sua classificação, além do caminho para lá chegar. Também são referidas as diferentes tecnologias existentes no mercado, como a solar, eólica, biomassa, geotérmica e hídrica, e as que poderão surgir no futuro, os estudos feitos para avaliação do potencial de redução de custos de cada uma, da diminuição dos impactes ambientais, da maior sustentabilidade dos edifícios, bem como das vantagens destes em relação às fontes de energia já existentes. È também analisado o papel que poderão desempenhar estas energias de fonte renovável na redução da dependência energética de um edifício em relação às energias de origem fóssil. O ponto de situação actual da indústria e o seu futuro a nível mundial é estudado. Ao nível internacional são examinados os estudos feitos para desenvolver a tecnologia. No plano nacional foi feito uma recolha de dados que permitirá fazer uma compilação da situação energética actual, da estratégia para o sector no futuro, do enquadramento legal actual, bem como das barreiras que limitam o seu desenvolvimento. A consideração de todos estes elementos, vai mostrar que as energias renováveis, só deverão ter um papel importante no fornecimento de energia global com o investimento de privados e com ajudas do governo. Em Portugal, já representa uma fatia importante no consumo energético. Estes dois factos permitem inferir que hoje um investimento é uma oportunidade no mundo da Engenharia Civil, e que apesar de o sector nacional estar no bom caminho, o mesmo está ainda aquém do necessário e longe do seu potencial máximo.

Análise da viabilidade de utilização, em caminhos de ferro, de travessas de madeira obtidas a partir de lamelados de madeira, em alternativa às travessas de madeira tradicionais

A utilização de travessas de madeira de Pinho bravo (Pinus pinaster Ait.) no Caminho de Ferro continua a ter uma expressão significativa em Portugal, nomeadamente para instalação em pontes metálicas, em túneis existentes e objecto de electrificação (compatibilização do gabarit de electrificação com a rasante), em aparelhos de mudança de via, na substituição de elementos danificados em linhas existentes e equipadas com este tipo de travessas, etc. Os custos de produção dessas travessas associadas a uma crescente falta ou baixa de qualidade da matéria-prima, conduzem à necessidade de se equacionarem soluções alternativas. Assim, e no intuito de procurar novas soluções com caraterísticas de desempenho no mínimo idênticas e porventura mais interessantes em termos económicos e ambientais, importa conduzir uma análise comparativa da solução tradicional (madeira maciça) com uma solução baseada nos produtos técnicos da madeira (lamelados colados, placa microlamelada colada ou outros). Desta forma o estudo proposto, desenvolvido em colaboração com o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) – Núcleo de Estruturas de Madeira, pretendeu avaliar o comportamento dos lamelados colados quando sujeitos a um tratamento industrial com creosote, em escala industrial, e o efeito do tratamento com creosote na qualidade da colagem (a curto e a médio prazo). O estudo engloba ainda uma análise simplificada de custos de produção, com o objectivo de permitir avaliar da viabilidade económica da solução apontada. O estudo compreendeu várias soluções de lamelados colados destinados a aplicações em condições exteriores. As soluções diferenciaram-se quanto às espécies de madeira empregues e ao tipo de cola utilizada no seu fabrico. Os resultados obtidos permitem concluir da viabilidade técnica da utilização de lamelado colado, sendo no entanto crucial um controlo apertado da qualidade de fabrico (colagem) e da disposição das lamelas de forma a prevenir a existência de zonas de borne de difícil acesso ao produto, afectando a qualidade do tratamento. No entanto, do ponto de vista de custos a solução com madeira lamelada colada apresenta-se significativamente mais cara.

Avaliação de prédios urbanos a reabilitar ocupados parcial ou totalmente por inquilinos

Com esta dissertação pretende-se abordar as questões relacionadas com o investimento na reabilitação de edifícios antigos, cujas fracções constituintes se encontram parcialmente ou na sua totalidade ocupadas por arrendatários. Numa primeira fase, do presente trabalho, é caracterizado o sistema construtivo dos edifícios antigos, bem como as anomalias existentes e possíveis intervenções. Numa segunda fase é caracterizado o investimento na reabilitação de edifícios antigos, com algumas ou com a totalidade das suas fracções constituintes com contratos de arrendamento também antigos.

Reabilitação da escola secundária Eça de Queirós, em Lisboa: coordenação e fiscalização da obra

A Coordenação e Fiscalização da obra de reabilitação de uma Escola é um projecto tecnicamente bastante motivador. Este tipo de intervenção assume um grau acentuado de complexidade face à frequente escassez de informação exacta sobre a construção existente, designadamente no que diz respeitos às instalações especiais. Esta situação implica que os Projectistas e Donos de Obra tenham uma tarefa mais dificultada na correcta, perfeita e total definição dos trabalhos a realizar. Cabe sobretudo à Fiscalização, sob coordenação e orientação do seu responsável máximo em obra, o Chefe da Fiscalização, em representação do Dono de Obra, assegurar a coordenação de todos os intervenientes, garantido o controlo da qualidade e dos custos da obra. Neste âmbito, são utilizados pelas Empresas e equipas de Fiscalização diversas ferramentas e métodos de controlo da obra, em regra previamente estabelecidos com o Dono de Obra. Este trabalho será tanto mais produtivo quanto maior for a colaboração dos Empreiteiros durante a execução dos trabalhos de reabilitação, designadamente na entreajuda com a Fiscalização e Dono de Obra na procura de soluções que permitam ultrapassar todas as questões que vão surgindo ao longo do período de construção. No presente relatório procurar-se-á descrever os métodos e princípios utilizados durante o estágio, sempre com dois objectivos fundamentais: - Representar e defender os interesses do Dono de Obra; - Em conjunto com os restantes intervenientes no processo, procurar que o produto final se aproxime o mais possível do definido em projecto, garantindo a qualidade, funcionalidade e durabilidade desejáveis. Será efectuada, ainda, a identificação dos procedimentos utilizados pelo Chefe de Fiscalização e restante elementos da sua equipa, constituindo um exemplo de como pode ser efectuada a Coordenação e Fiscalização de uma obra de um modo eficaz, conduzindo ao cumprimento dos objectivos traçados pelo Dono de Obra. Desta forma, poderá concluir-se que a mais-valia que os Donos de Obra retiram da contratação de uma equipa de Fiscalização, será bastante superior ao custos a suportar por esta.

Internacionalização das empresas metalomecânicas nacionais

A globalização dos mercados, devido à evolução tecnológica e abertura dos próprios mercados, impõem às empresas uma constante adaptação às exigências dos clientes, quer a nível de custos, quer a nível de qualidade, quer ainda a nível de prazos de entrega. A internacionalização é uma estratégia competitiva que se tem revelado nos últimos anos como factor de sobrevivência das empresas e que visa estabelecer vantagem competitiva, por meio de uma posição lucrativa e sustentável nos mercados económicos actuais. O presente estudo tem por objectivo principal rever o tema da internacionalização, aplicado especificamente à indústria metalomecânica portuguesa e validar a teoria por meio de uma aplicação prática. A aplicação prática da teoria foi estabelecida para o exemplo de uma empresa metalomecânica, que vive da internacionalização. Através da análise da realidade da empresa e do seu sistema de produção, apresentam-se diversos cenários, com o potencial de desenvolver vantagem competitiva. A decisão recaiu na opção de baixar os custos de produção por meio da aquisição de um equipamento laser, o qual revelou ser um bom investimento, tendo em conta o crescimento da empresa.

Sistemas de monitorização e manutenção de infra-estruturas ferroviárias: rede convencional e alta velocidade

A decisão de realizar trabalhos de manutenção ou de construção de novas linhas, depende fundamentalmente do tipo e frequência das circulações, assim como dos parâmetros de qualidade e conforto pretendidos em cada situação. Os custos de manutenção duma infra-estrutura rodoviária dependem dos meios humanos e equipamentos pesados envolvidos, assim como da coordenação e planeamento das operações a realizar, que por sua vez dependem do estado de degradação da via. Um bom planeamento de manutenção constitui por isso um vector fundamental de gestão das modernas administrações ferroviárias. Esta questão tem sido nos últimos anos bastante referida e contemplada pelo gestor da infra-estrutura nacional - a REFER, que contratou em 2005, o Consórcio Ferrovias/Monta-Egil/Visabeira para a conservação da então denominada ZOCL - Zona Operacional de Conservação de Lisboa, num total de quase 700 Km de via-férrea, tendo posteriormente contratado a conservação de outras zonas do país a consórcios que seguiram a mesma linha de orientação. O proponente faz parte do corpo técnico, que gere o contrato anteriormente referido, pelo que o presente relatório visa essencialmente traduzir a experiência adquirida em trabalhos desta natureza. O relatório apresenta por isso, do ponto de vista contratual, alguns sistemas e formas de manutenção das vias-férreas balastradas convencionais, alguns dos equipamentos pesados mais usados na realização destes trabalhos assim como a sistematização de operações encontrada pela REFER para fazer face às necessidades de conservação das suas linhas. O relatório apresenta também o sistema informático - SMIF (Sistema de Manutenção de Infra-Estruturas Rodoviárias) - desenvolvido durante o período de vigência do contrato para optimizar a realização dos trabalhos desta natureza, por forma a optimizar os meios envolvidos e a diminuir os custos de intervenção. Faz-se também uma pequena alusão ao equipamento de detecção de defeitos usado em Portugal e em alguns países da Europa.

Fiscalização da remodelação do cinema Olympia

O trabalho em apreço aborda a actividade da fiscalização no decurso da obra de remodelação do Cinema Olympia e, por consequência, o respectivo relatório está condicionado ao registo das actividades ocorridas durante o período de estágio. Dado o contexto da intervenção em causa, torna-se essencial expor a história do edificado desde a sua construção até aos dias de hoje, apresentando-se as diversas fases de intervenção ocorridas no edifício, com indicação das técnicas construtivas utilizadas e da funcionalidade adquirida ao longo dos tempos. São focados os aspectos considerados mais importantes na intervenção actual, nomeadamente, a identificação do estado de degradação encontrado no edifício, o âmbito da intervenção e funcionalidade pretendida para o futuro. Para melhor percepção do pretendido expõem-se algumas peças desenhadas acompanhadas dos necessários esclarecimentos. Aborda-se com especial relevo e de forma pormenorizada as acções desenvolvidas no âmbito da fiscalização de obra e coordenação de segurança. Descrevem-se as funções e obrigações a cumprir para o desenvolvimento das actividades em obra, metodologias utilizadas na gestão da informação e articulação com todos os intervenientes. Especificam-se ainda os procedimentos utilizados para controlo dos materiais, para verificação e acompanhamento das técnicas de execução, na gestão e controlo dos custos e prazos da empreitada.

Produtividade em hospitais de acordo com alguns indicadores hospitalares

Dos equipamentos utilizados pela área de saúde para provisão de cuidados assistenciais, os hospitais certamente são preferidos tanto pela população como também pelos profissionais da área. Isto ocorre devido às facilidades e segurança que oferecem face à concentração de recursos humanos e tecnológicos. Este fato, porém, representa custos elevados que devem ser amenizados com aumento da produtividade e da qualidade. Em relação a aspectos como gestão de qualidade, produtividade, dimensionamento de pessoal, aos poucos foram desenvolvidos os trabalhos no Brasil. Assim, foi realizada pesquisa que visa conhecer a produtividade dos hospitais, utilizando-se de indicadores hospitalares como a média de permanência, índice de rotatividade, índice intervalo de substituição, e também a relação funcionários/leito e/ou cama.

Avaliação das implicações do regulamento REACH no sector químico nacional

O REACH é a nova legislação comunitária em termos de substâncias químicas e entrou em vigor no dia 1 de Junho de 2007, tendo sido publicado no Jornal Oficial da União Europeia a 30 de Dezembro de 2006, sob a forma de Regulamento nº 1907/2006 do Parlamento Europeu e do Conselho, de 18 de Dezembro de 2006, relativo ao Registo, Avaliação, Autorização e Restrição dos produtos químicos. O presente trabalho teve como objectivo efectuar o enquadramento teórico, legal e técnico-científico do REACH, assim como efectuar uma avaliação das implicações da aplicação do regulamento nas estruturas empresariais e elaborar uma metodologia de apoio à implementação do REACH em função da natureza dos agentes económicos envolvidos. Na primeira parte do trabalho é feito um enquadramento histórico da indústria química, assim como da legislação aplicada às substâncias químicas, para se perceber a evolução da regulamentação comunitária ao longo do tempo. Posteriormente é descrito o regulamento REACH, nomeadamente as etapas necessárias para a sua implementação, e a legislação complementar que foi desenvolvida com o objectivo de orientar as empresas e organizações no cumprimento do REACH. De modo a efectuar uma caracterização da implementação do regulamento REACH nos diversos agentes económicos foram efectuados seis casos de estudo. A avaliação das implicações foi feita através da construção de guiões de entrevista e de contacto directo com as empresas, estruturas associativas e governamentais. No decorrer dos casos de estudos foi possível verificar que as empresas apresentam dificuldades na aplicação da nova legislação, devido a complexidade e extensão no regulamento. Tendo em conta os diferentes passos que são necessários para implementar o REACH, foi elaborado um manual de apoio onde são descritos os processos, os prazos e os passos para assegurar o cumprimento da nova legislação. Através da análise dos casos de estudo, foi possível verificar que os custos associados ao REACH são altos, obrigando as empresas a repensar a sua estratégia empresarial e o seu portfólio de substâncias, assim como criar metodologias de apoio para a implementação dos novos requisitos exigidos pela nova legislação. O REACH veio aumentar significativamente a comunicação na cadeia de abastecimento, exigindo que exista partilha de dados entre empresas que fabricam ou importam a mesma substância, evitando a duplicação de ensaios em animais vertebrados e reduzindo os custos associados a testes.

Estudo da viabilidade de um processo de captura do dióxido de carbono emitido em gases de combustão

O presente trabalho descreve o estudo da viabilidade económica de implementar um processo de absorção química com monoetanolamina (MEA) numa central termoeléctrica, visando a captura de CO2 dos gases de exaustão da mesma, dado que na indústria, o sector de produção de energia eléctrica é o principal responsável pela emissão de CO2 para a atmosfera. A central em foco foi a TER (Central Termoeléctrica do Ribatejo) devido à quantidade de gases emitidos e ao teor em CO2 dos mesmos, além de ser a responsável por cerca de 18% da energia eléctrica em Portugal. O processo em causa ocorre em pós-combustão, dado tratar-se de uma central já existente, e engloba a absorção química com MEA, seguida de stripping, com remoção do CO2 e recirculação da MEA. Este sistema foi testado recorrendo a um modelo de simulação desenvolvido por T. Greer, na sua tese de mestrado ao tema “Modeling and simulation of post combustion CO2 capturing” com base em Matlab. De acordo com o disposto sobre o Comércio Europeu de Licenças de Emissão (CELE), para o período de 2008-2012, foi atribuído à TER um limite de emissão de 1.423.103 ton CO2/ano. Sendo esta responsável pela emissão anual de cerca de 2X106 toneladas, determinou-se um encargo de 17.277.000 € anuais por incumprimento. Os custos de implementação deste processo estimam-se, para um período de amortização de 5 anos, em 6.546.758€, e permitiria a captação de 78,7% do CO2 emitido. As taxas respeitantes ao incumprimento ficariam reduzidas a 13.597.020€; o que significa que, com a implementação desta tecnologia, se conseguirá uma economia de: 17.277.000 - 13.597.020 = 3.679.980 €/ano. Estes valores foram calculados de acordo com o valor cotado da tonelada de CO2 para 2008 de 30 euros/ton. No período de amortização considerado, 5 anos, obtém-se uma economia de 18.399.900 €, sendo possível amortizar totalmente o investimento efectuado com a unidade de captura de CO2 sendo economicamente viável a sua implementação.

Projecto de execução e remodelação da rede predial de abastecimento de água e da rede de drenagem de águas residuais domésticas do mercado municipal da Tapada das Mercês e da casa da Juventude

Este trabalho final de mestrado baseia-se no projecto de execução e remodelação de uma rede predial de abastecimento de água e de uma rede predial de drenagem de águas residuais domésticas de um edifício existente na localidade da Tapada das Mercês (freguesia de Algueirão - Mem Martins, Concelho de Sintra). Este prédio está dividido em dois pisos: o Mercado da Tapada das Mercês - Piso 0 - e a Casa da Juventude - Piso-1. Com este trabalho, respondeu-se a uma solicitação da Divisão de Projectos Municipais e da Divisão de Mercados da Câmara Municipal de Sintra e procurou-se: Melhorar o desempenho das redes existentes; Diminuir os custos de operação e manutenção dessas mesmas redes; Resolver o problema das infiltrações no tecto da Casa da Juventude, que está a afectar a rede de distribuição eléctrica perturbando o normal funcionamento desses serviços. Pretende-se também fornecer sugestões de melhoria do Regulamento -Decreto Regulamentar nº 23/95 e aumentar os meus conhecimentos nesta área, atendendo a que a minha formação base é em Vias de Comunicação e Transportes. A título de reflexão, propõe-se uma actualização em termos de materiais para o regulamento acima mencionado.

Application of neural networks for pavement evaluation

As vias de comunicação são indispensáveis para o desenvolvimento de uma nação, económica e socialmente. Num mundo globalizado, onde tudo deve chegar ao seu destino no menor espaço de tempo, as vias de comunicação assumem um papel vital. Assim, torna-se essencial construir e manter uma rede de transportes eficiente. Apesar de não ser o método mais eficiente, o transporte rodoviário é muitas vezes o mais económico e possibilita o transporte porta-a-porta, sendo em muitos casos o único meio de transporte possível. Por estas razões, o modo rodoviário tem uma quota significativa no mercado dos transportes, seja de passageiros ou mercadorias, tornando-o extremamente importante na rede de transportes de um país. Os países europeus fizeram um grande investimento na criação de extensas redes de estradas, cobrindo quase todo o seu território. Neste momento, começa-se a atingir o ponto onde a principal preocu+ação das entidades gestoras de estradas deixa de ser a construção de novas vias, passando a focar-se na necessidade de manutenção e conservação das vias existentes. Os pavimentos rodoviários, como todas as outras construções, requerem manutenção de forma a garantir bons níveis de serviço com qualidade, conforto e segurança. Devido aos custos inerentes às operações de manutenção de pavimentos, estas devem rigorosamente e com base em critérios científicos bem definidos. Assim, pretende-se evitar intervenções desnecessárias, mas também impedir que os danos se tornem irreparáveis e economicamente prejudiciais, com repercussões na segurança dos utilizadores. Para se estimar a vida útil de um pavimento é essencial realizar primeiro a caracterização estrutural do mesmo. Para isso, torna-se necessário conhecer o tipo de estrutura de um pavimento, nomeadamente a espessura e o módulo de elasticidade constituintes. A utilização de métodos de ensaio não destrutivos é cada vez mais reconhecida como uma forma eficaz para obter informações sobre o comportamento estrutural de pavimentos. Para efectuar estes ensaios, existem vários equipamentos. No entanto, dois deles, o Deflectómetro de Impacto e o Radar de Prospecção, têm demonstrado ser particularmente eficientes para avaliação da capacidade de carga de um pavimento, sendo estes equipamentos utilizados no âmbito deste estudo. Assim, para realização de ensaios de carga em pavimentos, o equipamento Deflectómetro de Impacto tem sido utilizado com sucesso para medir as deflexões à superfície de um pavimento em pontos pré-determinados quando sujeito a uma carga normalizada de forma a simular o efeito da passagem da roda de um camião. Complementarmente, para a obtenção de informações contínuas sobre a estrutura de um pavimento, o equipamento Radar de Prospecção permite conhecer o número de camadas e as suas espessuras através da utilização de ondas electromagnéticas. Os dados proporcionam, quando usados em conjunto com a realização de sondagens à rotação e poços em alguns locais, permitem uma caracterização mais precisa da condição estrutural de um pavimento e o estabelecimento de modelos de resposta, no caso de pavimentos existentes. Por outro lado, o processamento dos dados obtidos durante os ensaios “in situ” revela-se uma tarefa morosa e complexa. Actualmente, utilizando as espessuras das camadas do pavimento, os módulos de elasticidade das camadas são calculados através da “retro-análise” da bacia de deflexões medida nos ensaios de carga. Este método é iterativo, sendo que um engenheiro experiente testa várias estruturas diferentes de pavimento, até se obter uma estrutura cuja resposta seja o mais próximo possível da obtida durante os ensaios “in Situ”. Esta tarefa revela-se muito dependente da experiência do engenheiro, uma vez que as estruturas de pavimento a serem testadas maioritariamente do seu raciocínio. Outra desvantagem deste método é o facto de apresentar soluções múltiplas, dado que diferentes estruturas podem apresentar modelos de resposta iguais. A solução aceite é, muitas vezes, a que se julga mais provável, baseando-se novamente no raciocínio e experiência do engenheiro. A solução para o problema da enorme quantidade de dados a processar e das múltiplas soluções possíveis poderá ser a utilização de Redes Neuronais Artificiais (RNA) para auxiliar esta tarefa. As redes neuronais são elementos computacionais virtuais, cujo funcionamento é inspirado na forma como os sistemas nervosos biológicos, como o cérebro, processam a informação. Estes elementos são compostos por uma série de camadas, que por sua vez são compostas por neurónios. Durante a transmissão da informação entre neurónios, esta é modificada pela aplicação de um coeficiente, denominado “peso”. As redes neuronais apresentam uma habilidade muito útil, uma vez que são capazes de mapear uma função sem conhecer a sua fórmula matemática. Esta habilidade é utilizada em vários campos científicos como o reconhecimento de padrões, classificação ou compactação de dados. De forma a possibilitar o uso desta característica, a rede deverá ser devidamente “treinada” antes, processo realizado através da introdução de dois conjuntos de dados: os valores de entrada e os valores de saída pretendidos. Através de um processo cíclico de propagação da informação através das ligações entre neurónios, as redes ajustam-se gradualmente, apresentando melhores resultados. Apesar de existirem vários tipos de redes, as que aparentam ser as mais aptas para esta tarefa são as redes de retro-propagação. Estas possuem uma característica importante, nomeadamente o treino denominado “treino supervisionado”. Devido a este método de treino, as redes funcionam dentro da gama de variação dos dados fornecidos para o “treino” e, consequentemente, os resultados calculados também se encontram dentro da mesma gama, impedindo o aparecimento de soluções matemáticas com impossibilidade prática. De forma a tornar esta tarefa ainda mais simples, foi desenvolvido um programa de computador, NNPav, utilizando as RNA como parte integrante do seu processo de cálculo. O objectivo é tornar o processo de “retro-análise” totalmente automático e prevenir erros induzidos pela falta de experiência do utilizador. De forma a expandir ainda mais as funcionalidades do programa, foi implementado um processo de cálculo que realiza uma estimativa da capacidade de carga e da vida útil restante do pavimento, recorrendo a dois critérios de ruína. Estes critérios são normalmente utilizados no dimensionamento de pavimentos, de forma a prevenir o fendilhamento por fadiga e as deformações permanentes. Desta forma, o programa criado permite a estimativa da vida útil restante de um pavimento de forma eficiente, directamente a partir das deflexões e espessuras das camadas, medidas nos ensaios “in situ”. Todos os passos da caracterização estrutural do pavimento são efectuados pelo NNPav, seja recorrendo à utilização de redes neuronais ou a processos de cálculo matemático, incluindo a correcção do módulo de elasticidade da camada de misturas betuminosas para a temperatura de projecto e considerando as características de tráfego e taxas de crescimento do mesmo. Os testes efectuados às redes neuronais revelaram que foram alcançados resultados satisfatórios. Os níveis de erros na utilização de redes neuronais são semelhantes aos obtidos usando modelos de camadas linear-elásticas, excepto para o cálculo da vida útil com base num dos critérios, onde os erros obtidos foram mais altos. No entanto, este processo revela-se bastante mais rápido e possibilita o processamento dos dados por pessoal com menos experiência. Ao mesmo tempo, foi assegurado que nos ficheiros de resultados é possível analisar todos os dados calculados pelo programa, em várias fases de processamento de forma a permitir a análise detalhada dos mesmos. A possibilidade de estimar a capacidade de carga e a vida útil restante de um pavimento, contempladas no programa desenvolvido, representam também ferramentas importantes. Basicamente, o NNPav permite uma análise estrutural completa de um pavimento, estimando a sua vida útil com base nos ensaios de campo realizados pelo Deflectómetro de Impacto e pelo Radar de Prospecção, num único passo. Complementarmente, foi ainda desenvolvido e implementado no NNPav um módulo destinado ao dimensionamento de pavimentos novos. Este módulo permite que, dado um conjunto de estruturas de pavimento possíveis, seja estimada a capacidade de carga e a vida útil daquele pavimento. Este facto permite a análise de uma grande quantidade de estruturas de pavimento, e a fácil comparação dos resultados no ficheiro exportado. Apesar dos resultados obtidos neste trabalho serem bastante satisfatórios, os desenvolvimentos futuros na aplicação de Redes Neuronais na avaliação de pavimentos são ainda mais promissores. Uma vez que este trabalho foi limitado a uma moldura temporal inerente a um trabalho académico, a possibilidade de melhorar ainda mais a resposta das RNA fica em aberto. Apesar dos vários testes realizados às redes, de forma a obter as arquitecturas que apresentassem melhores resultados, as arquitecturas possíveis são virtualmente ilimitadas e pode ser uma área a aprofundar. As funcionalidades implementadas no programa foram as possíveis, dentro da moldura temporal referida, mas existem muitas funcionalidades a serem adicinadas ou expandidas, aumentando a funcionalidade do programa e a sua produtividade. Uma vez que esta é uma ferramenta que pode ser aplicada ao nível de gestão de redes rodoviárias, seria necessário estudar e desenvolver redes similares de forma a avaliar outros tipos de estruturas de pavimentos. Como conclusão final, apesar dos vários aspectos que podem, e devem ser melhorados, o programa desenvolvido provou ser uma ferramenta bastante útil e eficiente na avaliação estrutural de pavimentos com base em métodos de ensaio não destrutivos.