Optimização energética de sistemas multi-componente da zona fria do Steam Cracker

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

MGPSI – Metodologia de gestão de projectos aplicada ao desenvolvimento de sistemas de informação

No domínio da concepção e desenvolvimento de sistemas de informação, é vulgar encontrar projectos que estão nas seguintes situações: não cumprem prazos; ultrapassam os orçamentos previstos; têm um nível de qualidade baixo. Esta última situação irá reflectir-se, posteriormente, na manutenção dos referidos projectos. Estudos efectuados concluem que há várias causas para que tais factos ocorram e entre as principais está a ausência de uma metodologia de gestão de projectos. Assim, uma solução que permita minimizar as situações supracitadas passa pela criação e implementação de uma metodologia de gestão de projectos aplicada ao desenvolvimento de sistemas de informação. Esta metodologia contribuirá para optimizar a gestão e aumentar a produtividade das equipas de projecto, e, consequentemente, incrementar o nível de maturidade da gestão de projectos. Na análise do trabalho relacionado, identificaram-se os seguintes pontos fracos: não identificação e clarificação de uma atribuição inicial de processos e actividades a projectos e não existência de uma caracterização inicial do projecto. Outros pontos fracos, embora menos recorrentes, foram a inexistência de versões de processos e insuficiente informação sobre a constituição de uma base de dados de conhecimento da gestão de projectos. O objectivo principal desta dissertação consistiu em conceber, implementar e avaliar, num organismo público, uma metodologia de gestão de projectos aplicada à concepção e desenvolvimento de sistemas de informação. Assim, criou-se e simulou-se um modelo com vários subprocessos e actividades, usando ferramentas de gestão de processos de negócio. A implementação traduziu-se na criação de um portal, contendo um sistema de informação com um conjunto inicial de procedimentos, para se garantir uma gestão integrada de projectos.

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.

Conceção, simulação e validação experimental de sondas de correntes induzidas para ensaios não destrutivos de geometrias tubulares

Os Ensaios Não destrutivos de (END) por Correntes Induzidas (CI) são uma das principais técnicas utilizadas na inspeção de tubagens, nomeadamente em caldeiras e permutadores de calor. Apesar de ser uma técnica comum e com muitos anos de experiência acumulada, existem algumas condições onde persistem dificuldades, como é o caso da deteção de micro defeitos com orientação tangencial. Por outro lado, assiste-se atualmente a uma exigência cada vez maior do ponto de vista da fiabilidade dos sistemas e sondas de CI. Um exemplo particular dessa exigência é a inspeção de um perfil com geometria tubular em aço inox 316LN (JK2LB), o qual constitui as bobinas poloidais do International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). O objetivo central deste trabalho foi desenvolver e validar experimentalmente diferentes tipos de sondas de CI para a deteção de micro defeitos no interior de componentes de geometria tubular, com vista a reduzir o limiar de detetabilidade dos defeitos com orientação tangencial, e assim aumentar a fiabilidade de inspeção. Foram concebidas, produzidas e validadas experimentalmente quatro novas sondas de CI e foram replicadas três configurações já existentes. Foram realizadas simulações numéricas das diferentes sondas, sob diferentes condições de inspeção e criaram-se os meios laboratoriais adequados para a realização dos END. Os resultados experimentais mostraram que as novas sondas desenvolvidas permitem detetar com clareza defeitos tangenciais com 2 mm de comprimento e 0.5 mm de profundidade, o que está claramente abaixo do limiar de detetabilidade das sondas convencionais constituídas por bobinas toroidais. As simulações numéricas permitiram descrever e caracterizar com sucesso alguns fenómenos elétricos e magnéticos envolvidos no funcionamento das sondas. Em termos genéricos, foi estabelecido um importante conhecimento processual dos END por CI de geometrias tubulares.

Contribuição para o estudo de sistemas de baixo custo para tratamento de água a implementar em zonas economicamente desfavorecidas

A atual crise mundial da água está relacionada, entre outros fatores, com a sua escassez, qualidade e distribuição desigual. No caso do Brasil, apesar de existirem regiões com elevada disponibilidade hídrica, nomeadamente na região hidrográfica da Amazónia, parte da população, sobretudo a mais vulnerável em termos económicos, não tem acesso aos serviços básicos de abastecimento de água que permitam o seu fornecimento mínimo para usos diretos. Este trabalho teve como principal objetivo, a apresentação de sistemas simplificados de tratamento de água, adequados ao contexto socioeconómico das populações a abastecer. Para o efeito, foram selecionados três estudos de caso no Brasil: Rio Juruena, Lago Piratuba e Rio Nhamundá, com diferentes tipologias de qualidade de água, servindo, respetivamente, às populações de Campos de Júlio, Pracuúba e Faro. Com base no estudo efetuado, concluiu-se que o rio Juruena apresenta contaminação microbiológica, necessitando apenas da operação de desinfeção. O Lago Piratuba, além de contaminação microbiológica, apresenta valores de turvação de 57 NTU, superiores aos valores máximos permitidos pela legislação, encontrando-se hipereutrofizado, com índice de estado trófico de 192 μg Fósforo total/l, necessitando das etapas de coagulação/floculação, decantação, filtração e desinfeção. O rio Nhamundá apresenta valores de contaminação microbiológica e valores de concentração de arsénio de 0,04 mg/l, valores superiores ao limite máximo imposto pela legislação, necessitando de etapas que permitam a remoção deste elemento, assim como a etapa de desinfeção. Os sistemas de tratamento de água apresentados em cada estudo de caso teriam, não só de garantir a qualidade de água mínima para usos diretos, mas também, necessitariam de ser viáveis e sustentáveis a nível económico e social. Após a seleção e descrição dos sistemas de tratamento de água simplificados, tendo em consideração o custo unitário de cada um, a caraterização sócio-económica da população e a caraterização climática da região, foram selecionados os cenários económico-energéticos mais adequados para, posteriormente, serem propostas estratégias de simulação de um projeto piloto a desenvolver em cada comunidade. Deste modo, no caso da comunidade de Campos de Júlio, foi escolhido o cenário C4A, utilizando o agente desinfetante Waterguard®, como sendo a linha de tratamento de água mais adequada. No caso da população de Pracuúba, foi escolhido o cenário C3B, utilizando o agente coagulante Moringa Oleífera, o filtro Hydraid® e o agente desinfetante Waterguard®. Por ultimo, no caso da população de Faro, foi selecionado o cenário C4Cc, recorrendo ao filtro Kanchan® e ao produto Waterguard®.

Otimização da implementação em GPUs de um algoritmo de simulação de materiais granulares

As simulações que pretendam modelar fenómenos reais com grande precisão em tempo útil exigem enormes quantidades de recursos computacionais, sejam estes de processamento, de memória, ou comunicação. Se até há pouco tempo estas capacidades estavam confinadas a grandes supercomputadores, com o advento dos processadores multicore e GPUs manycore os recursos necessários para este tipo de problemas estão agora acessíveis a preços razoáveis não só a investigadores como aos utilizadores em geral. O presente trabalho está focado na otimização de uma aplicação que simula o comportamento dinâmico de materiais granulares secos, um problema do âmbito da Engenharia Civil, mais especificamente na área da Geotecnia, na qual estas simulações permitem por exemplo investigar a deslocação de grandes massas sólidas provocadas pelo colapso de taludes. Assim, tem havido interesse em abordar esta temática e produzir simulações representativas de situações reais, nomeadamente por parte do CGSE (Australian Research Council Centre of Excellence for Geotechnical Science and Engineering) da Universidade de Newcastle em colaboração com um membro da UNIC (Centro de Investigação em Estruturas de Construção da FCT/UNL) que tem vindo a desenvolver a sua própria linha de investigação, que se materializou na implementação, em CUDA, de um algoritmo para GPUs que possibilita simulações de sistemas com um elevado número de partículas. O trabalho apresentado consiste na otimização, assente na premissa da não alteração (ou alteração mínima) do código original, da supracitada implementação, de forma a obter melhorias significativas tanto no tempo global de execução da aplicação, como no aumento do número de partículas a simular. Ao mesmo tempo, valida-se a formulação proposta ao conseguir simulações que refletem, com grande precisão, os fenómenos físicos. Com as otimizações realizadas, conseguiu-se obter uma redução de cerca de 30% do tempo inicial cumprindo com os requisitos de correção e precisão necessários.

Simulação de uma linha de produção com elevada variabilidade: uma abordagem Teoria das Restrições/DBR

A exigente corrida pela satisfação do cliente conduziu as organizações a uma generalizada aplicação de metodologias de melhoria contínua. Não obstante, frequentemente as expectativas não são correspondidas, levando ao insucesso destas aplicações. Para solucionar o problema vários autores defendem uma integração entre a Teoria das Restrições, Lean e Seis Sigma, denominada TLS. Ao invés de atacar, simultaneamente, todos os problemas do sistema, as equipas de melhoria devem focar-se nos elementos que impedem a organização de atingir o seu propósito. Nesta integração a Teoria das Restrições fornece o foco na restrição, ao passo que o Lean e Seis Sigma facultam as ferramentas necessárias à implementação da melhoria, através da redução de desperdícios e variação nos pontos de alavancagem do sistema. Na sua aplicação aos sistemas produtivos, o Drum-Buffer-Rope (DBR) é um mecanismo fundamental para lidar com a variabilidade e potenciar o Throughput do sistema. A presente dissertação é baseada na linha de produção da Fábrica de Transformadores Siemens do Sabugo. Recorreu-se à simulação para construir um modelo da linha de produção, identificar as restrições do sistema, verificar o impacto que a variabilidade tem no mesmo, dimensionar os seus recursos e simular as potenciais melhorias da aplicação do DBR. Para obter uma representação fiel do sistema real foi imprescindível observar o sistema, recolher dados correspondentes ao input no modelo e desenvolver uma análise criteriosa dos mesmos. Em linhas com elevada variabilidade decorrente de uma produção por encomenda, a análise do input ganha maior importância. Para tal foi proposta uma metodologia recorrendo a métodos de inferência estatística. Os resultados do estudo indicam as melhorias obtidas com a introdução do DBR na linha de produção e validam a simulação como poderosa ferramenta no apoio à tomada de decisão.

Simulação de comportamento de fogo em zonas florestais no alentejo central : comparação de modelos de combustível

Anualmente os incêndios florestais causam prejuízos por territórios por todo o mundo. Nas últimas décadas, estudos sobre o comportamento do fogo e avanços em tecnologias SIG, deram origem a modelos matemáticos de previsão e à sua inserção em sistemas informáticos de simulação de comportamento e propagação de fogo. A utilização destes necessita da caracterização das variáveis que determinam o comportamento do fogo: variáveis topográficas, condições meteorológicas e combustível vegetal. A vegetação assume-se como a única variável que pode ser controlada através de medidas de gestão e a mais estudada por todo o mundo. A sua caracterização é geralmente efetuada através de modelos de combustível, que consiste num conjunto de propriedades quantificáveis utilizadas nos modelos de comportamento do fogo. Através da utilização do simulador FARSITE, foi efetuada a simulação de comportamento de fogo em áreas de ocorrência de incêndios florestais localizadas na região do Alentejo Central, Portugal, recorrendo a diversos conjuntos de modelos de combustível para caracterizar a vegetação. Os resultados evidenciam, no geral, um maior rigor dos modelos de combustível customizados na caracterização da vegetação da área de estudo.

Deteção e diagnóstico de falhas em sistemas de acionamento com máquinas de indução hexafásicas

A automatização dos processos industriais, onde os acionamentos eletromecânicos representam a sua principal componente, levou à necessidade destes equipamentos funcionarem de forma ininterrupta. No entanto, nenhum acionamento está isento da ocorrência de uma falha, ou de uma combinação de falhas simultâneas, resultando num deficiente funcionamento ou mesmo na sua paragem. Neste contexto, a máquina de indução hexafásica apresenta-se especialmente indicada, pelas vantagens que o aumento do número de fases possibilita, para sistemas que requerem uma elevada disponibilidade. O trabalho apresentado nesta dissertação tem como objetivo principal o estudo da deteção e diagnóstico de falhas num acionamento baseado em máquina de indução hexafásica. A metodologia adotada no trabalho baseia-se no desenvolvimento de um modelo matemático adequado à simulação e análise do funcionamento da máquina hexafásica, em modo normal e com falha, e no desenvolvimento de estratégias/métodos de deteção e diagnóstico de falhas, quer para a máquina de indução hexafásica quer para o respetivo inversor. Os métodos propostos são baseados na análise de padrões das correntes de fases. Deste trabalho resultou ainda a implementação de um protótipo laboratorial de acionamento hexafásico. Os resultados obtidos por simulação e provenientes dos ensaios experimentais permitem validar o modelo proposto para a máquina de indução hexafásica, em modo normal e com falha, assim como os métodos de deteção e diagnóstico de falhas propostos. É ainda analisada a capacidade de funcionamento do acionamento desenvolvido em modo de falha

Ferramenta de simulação para robô industrial

Actualmente, os meios de produção industrial estão em constante desenvolvimento, de forma a corresponderem a um mercado cada vez mais globalizado, caracterizado por uma forte competição, uma pressão na redução de custos, e a existência de produtos e serviços personalizados. Entretanto, ao nível de equipamento de robótica, também se tem notado esta pressão por parte do mercado, exigindo-se equipamento com uma complexidade crescente, tanto ao nível da sua morfologia, do seu controlo e da sua utilização. Ao nível da sua utilização, tornou-se então necessário adoptar abordagens que permitam um maior controlo quanto a falhas de manuseamento e respectiva modelação destes robôs. Uma destas abordagens é a simulação. A simulação é uma das áreas com maior crescimento a nível tecnológico, sendo utilizada em várias áreas de tecnologia e informação devido à sua capacidade de adaptação, tornando-se numa área bastante dinâmica e flexível. Dentro dum contexto de robôs industriais, as aplicações mais típicas consistem na programação “offline” de robôs e na aprendizagem de robótica, tendo como objectivo estudar e analisar os comportamentos de determinados sistemas, com o intuito de reduzir a necessidade de intervenção humana em tarefas repetitivas, perigosas e dispendiosas. Além disso, a simulação está também presente na computação informática nas salas de aulas, por forma a auxiliar o professor. Foi então idealizado um sistema de simulação capaz de imitar um robô industrial em que os alunos terão que conseguir controlar, para que os vários testes sejam primeiramente implementados no simulador, diminuindo assim, o risco de causar acidentes no seu congênere real durante a fase de testes. O sistema consiste numa interface em que possibilita ao utilizador fazer um controlo manual do robô simulado, assim como ser capaz de o controlar por comandos requisitados por uma aplicação exterior através de serviços WEB, permitindo assim, a simulação de vários testes no robô industrial em causa.

Reservatórios turbidíticos – simulação da morfologia por estatísticas multiponto e avaliação das propriedades petrofísicas

Esta dissertação apresenta uma metodologia original para simular a morfologia e as propriedades petrofísicas de reservatórios de hidrocarbonetos em sistemas de canais turbidíticos. Estes sistemas são constituídos por complexos, ou seja, conjuntos de canais de arquitetura meandriforme, e são considerados importantes alvos para a indústria petrolífera. A simulação da morfologia divide-se em duas partes, primeiramente é simulada a trajetória do complexo e depois são simuladas as trajetórias dos canais propriamente ditos condicionadas à trajetória do complexo. O algoritmo de simulação utiliza as classes de ângulos azimutais de linhas poligonais de treino como uma variável aleatória. As trajetórias são simuladas também como linhas poligonais, condicionais a estatísticas multiponto das trajetórias de treino e a pontos de controlo. As estatísticas multiponto são organizadas em árvore, que guarda sequências de classes de orientação que ocorrem na trajetória de treino e as respetivas probabilidades de ocorrência. Para avaliar as propriedades petrofísicas, o modelo morfológico das trajetórias é convertido para uma malha de blocos de alta resolução, identificando-se, em cada bloco, a fácies preponderante de acordo com um modelo conceptual de zonamento da secção dos canais. A conversão prioriza os canais mais recentes (do topo) sobre os mais antigos (da base). A cada fácies é associada uma lei de distribuição da porosidade e permeabilidade, assim são geradas imagens destas propriedades petrofísicas por Simulação Sequencial Direta com histogramas locais. Finalmente, o número de blocos da malha é reduzido por upscaling e as simulações são ordenadas para poderem ser utilizadas nos simuladores de fluxo. Para ilustrar a metodologia, utilizaram-se imagens de sísmica 3D de um reservatório turbidítico na Bacia do Baixo Congo para extrair leis de distribuição das dimensões dos canais e trajetórias de treino. Os resultados representam corretamente a arquitetura complexa destes sistemas.

Validação de design de armazém automatizado com uso de simulação discreta

Dissertação de mestrado em Engenharia de Sistemas

Estudo e implementação de modelos de gestão de stocks em sistemas ERP para empresas retalhistas

Dissertação de mestrado em Engenharia de Sistemas

Seguidor do ponto de máxima potência multi-conversor para sistemas solares fotovoltaicos

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e de Computadores

Modelos de simulação de processos por junção de componentes

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia e Gestão de Sistemas de Informação