FE - DEM | Dissertações de Mestrado e Teses de Doutoramento
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- Actuador linear de indução tubular modelização, dimensionamento ensaioPublication . Gonçalves, José Manuel Guerreiro; Cabrita, Carlos Manuel PereiraOs actuadores lineares de indução, quer sejam planos ou tubulares, apresentam valores do factor de potência e do rendimento normalmente inferiores aos que se verificam nos seus homólogos rotativos, que geralmente são denominados motores assíncronos. No entanto, esta aparente inferioridade é compensada por outras características superiores às dos motores rotativos, como por exemplo a sua robustez e a facilidade de instalação. Uma indicação da competitividade do actuador linear de indução consiste no número de unidades comercializadas por um único fabricante do Reino Unido, desde os anos sessenta - mais de meio milhão. A simplicidade do controlo destes motores representa uma grande vantagem a ter em conta, na medida em que, devido à forma da característica mecânica, uma alimentação a frequência constante associada a vulgares contactores de potência é suficiente. A utilização da variação de tensão recorrendo a tiristores é um meio de controlo também bastante utilizado. Neste trabalho desenvolvem-se os seguintes aspectos respeitantes à teoria, ao projecto e ao ensaio de actuadores lineares de indução, na tipologia plana e, em maior pormenor, na tipologia tubular (de que resulta mais objectivamente este estudo), em que para aplicações de baixa velocidade, pode-se considerar os seguintes pontos de referência: - Campo girante; - Campo viajante; - Campos de indução magnética no entreferro, no primário e no secundário; - Parâmetros equivalentes; - Potência absorvida, potência útil, rendimento; - Força em regime estacionário (de arranque) e em regime dinâmico; - Características tensão-corrente, frequência, factor de potência; - Comparação e análise entre valores teóricos e experimentais.
- Sistemas de decisão óptima em coordenação hidrotérmica para planeamento operacionalPublication . Mariano, Sílvio José Pinto Simões; Ferreira, Luís António Fialho Marcelino; Souza, José António Menezes Felippe deA tese incide sobre o problema de afectação óptima de unidades e sobre os aspectos algorítmicos da sua solução, evoluindo no novo contexto da reestruturação do sector eléctrico. Para sistemas de energia eléctrica reais, o problema de afectação óptima de unidades assume grande dimensão e complexidade, que impossibilitam a sua resolução de forma directa, sendo aqui abordado recorrendo à relaxação Lagrangeana. A utilização da relaxação Lagrangeana permite resolver este problema de forma indirecta, exibindo contudo algumas dificuldades na obtenção de uma solução óptima e fazível é aqui conduzida de forma original uma análise ilustrada que evidencia quer as dificuldades deste problema ser abordado de forma directa, quer as limitações algorítmicas na obtenção da sua solução óptima utilizando relaxação Lagrangeana. Neste seguimento, é proposto um novo algoritmo que permite encontrar de forma automática a solução do problema relaxado. Evoluindo no novo contexto da reestruturação do sector eléctrico, aponta-se a estreita similaridade entre a interpretação económica destas técnicas de optimização e o mercado de energia eléctrica desregulado. Apresenta-se uma análise para diferentes cenários de mercado (regulado, desregulado e coexistência de ambos), verificando os seus comportamentos e reflectindo sobre a sua bondade. Por último, procurou-se satisfazer as exigências de optimização da exploração, no novo contexto da reestruturação do sector eléctrico, de novas empresas produtoras de energia eléctrica problema de optimização de uma central hidroeléctrica inserida num mercado desregulado.
- Actuador linear de relutância variável comutado, modelização, dimensionamento, construção e ensaioPublication . Calado, Maria do Rosário Alves; Cabrita, Carlos Manuel PereiraEsta dissertação incide sobre a análise do actuador linear de relutância variável comutado, no que diz respeito à sua modelização, ao seu dimensionamento optimizado, à sua construção e ao seu ensaio. Estes actuadores, de fluxo longitudinal e de fluxo transversal, são raramente referidos na literatura científica, e a abordagem à sua análise é praticamente inexistente. A introdução a este tema é feita recorrendo aos motores de relutância variável comutados rotativos, sendo posteriormente apresentada uma breve referência aos actuadores lineares, como máquinas que resultam da manipulação geométrica das máquinas rotativas. Evoluindo no sentido dos actuadores objecto desta dissertação, propõe-se uma metodologia de dimensionamento, de carácter analítico, de actuadores lineares de topologia tubular e de topologia plana. Por aplicação da metodologia proposta, e com o objectivo de tornar automática a tarefa de dimensionamento destes actuadores, bem como facilitar a sua selecção, propõe-se um programa de computador. O actuador de relutância variável comutado apresenta uma geometria irregular, física e electromagneticamente não homogénea, exigindo que a análise do seu desempenho, para as diferentes posições relativas entre o primário e o secundário, e para diferentes parâmetros da máquina, seja conduzida mediante a aplicação de métodos numéricos, permitindo, assim, o seu dimensionamento optimizado. As características teóricas do actuador, magnéticas e funcionais, obtidas através do método de elementos finitos, são, por último, comparadas com os resultados obtidos nos ensaios laboratoriais de um protótipo optimizado, que foi construído.
- A Growing Concept of Ergonomics Including Comfort, Pleasure and Cognitive Engineering: An engineering design perspectivePublication . Coelho, Denis Alves ; Dahlman, Sven; Gonçalves, Luís Carlos Carrilho; Woods, David D.The aim of this dissertation is to study and assess comfort, pleasure and cognitive engineering for relevance in engineering design processes, working towards finding an integrated theoretical structure. From this overall aim, operative aims and research questions were derived and pursued with the support of literature studies and analysis of five empirical studies. The operative aims are: establish the levels of scientific knowledge (in terms of development potential and feasibility); test the levels of development in practice of theoretical structures, data collection methods and representation formats; and, apply activity theory to attempt compatibilizing the three theoretical structures (broken down into subconcepts, operatives and measurable variables). Conclusions and conclusive remarks are delivered, springing from the analyses made. The results of the assessments of model validity and maturity showed that universal design methods in comfort, pleasure and cognitive engineering, for direct application by engineering design, are presently not available, with an exception found for thermal comfort. Predictability concerning seat comfort, cognitive engineering and pleasure with products has not yet been achieved, but it is deemed feasible for some of their sub-areas: modelling physical discomfort in sitting, modelling pleasurable product properties for cultural sub-groups and predicting patterns of the impact of change on joint cognitive systems. Other sub-areas are not considered worthwhile pursuing for attaining engineering systematization, since their predictability is not deemed attainable. This situation hence precludes the development of a complete integrated comfort, pleasure and cognitive engineering design method for unaided application by engineering design. In these areas, design problems are thus better tackled using a combined process of research and design, which recurs to the existing theoretical structures but also to context based research intended to fill in the gaps of theory. A moderate level of compatibility between the theoretical structures of comfort, pleasure and cognitive engineering was attained. While pleasure pursues in practice the goal of adding gains, comfort and cognitive engineering struggle in practice with relieving pain and minimizing loss. The psychological human aspect is common to all three areas, although it is not pursued in practice in comfort, nor does cognitive engineering pursue in practice the psychological aspect of emotions. Partial commonalities were found between comfort and pleasure (in what concerns physical aspects) and between cognitive engineering and pleasure (in what concerns psychological aspects) at the level of subconcepts. A common underlying activity structure of activity-goal-user-artefact was demonstrated for the empirical studies dealing with comfort and cognitive engineering. This showed, for both areas, that deriving measurable variables and identifying operatives could be done from the operation level of activity theory, once the elements relevant to the design problem are classified according to the activity-user-goal-artefact categories. Activity theory also enabled structuring and organizing a common research-design process underlying the conduction of specific design studies in comfort and cognitive engineering. This process is also suggested as applicable for designing Human Factors and Ergonomics quality wherever theory gaps are found.
- Novas Metodologias de Optimização em Sistemas de Energia HidrotérmicosPublication . Catalão, João Paulo da Silva; Mariano, Sílvio José Pinto Simões; Ferreira, Luís António Fialho MarcelinoEsta dissertação incide sobre o tema da optimização em sistemas de energia hidrotérmicos, evoluindo no contexto actual de reestruturação do sector eléctrico. Novas metodologias baseadas em optimização não linear e optimização multiobjectivo são propostas, respectivamente, para a exploração de recursos hídricos, tendo em consideração o efeito de queda, e para a exploração de recursos térmicos, tendo em consideração a restrição de emissões, concretizando assim contribuições originais para o progresso no conhecimento. Ainda, é desenvolvida uma ferramenta computacional, baseada em redes neuronais artificiais, para a previsão dos preços da energia eléctrica no apoio à decisão em ambiente competitivo. Os resultados obtidos em casos de estudo realísticos permitem concluir sobre o desempenho das novas metodologias de optimização propostas nesta dissertação.
- Design de produtos: princípios e ferramentas básicas da metedologia TRIZPublication . Almeida, Rui Pedro Duarte de; Coelho, Denis AlvesVivemos, no mundo empresarial, uma era de mudanças constantes seja qualquer for o segmento de mercado considerado. As maiores facilidades ao nível da deslocação de produtos e pessoas em todo o mundo, com maiores ou menores barreiras dependendo essencialmente de regimes e políticas de cada país, permite que cada vez mais empresas actuem em diversos mercados em qualquer zona do nosso planeta, é a era da globalização. Este tipo de actuação à escala global, talvez já existisse à alguns séculos atrás no entanto nunca teve tão elevado número de protagonistas, quer ao nível do número de empresas, quer ao nível de países envolvidos. Outra característica que impulsiona as rápidas alterações dos mercados é o fácil e rápido acesso à informação, assim como a grande disponibilidade desta (sem dúvida que esta característica se desenvolveu devido à internet e sua massificação). Estas características dos mercados geraram um dinamismo a nível dos diversos mercados nunca vistos. Esta era económica é sem dúvida a era da informação e globalização em massa.
- Melhoria da resistência ao impacto em paineis de autocarrosPublication . Rodrigues, Nuno Filipe Soares; Reis, Paulo Nobre Balbis dosA ideia de efectuar um estudo de resistência ao impacto partiu de relatos de acidentes em Inglaterra, em que após despiste dos autocarros ocorre, muitas vezes, intromissão de ramos de árvores e outros objectos no interior dos veículos. Actualmente, em termos de impacto, os passageiros estão protegidos pelo chapeamento lateral e pela estrutura. O chapeamento lateral é feito com recurso a chapa de aço ou alumínio com espessura variável. As zonas do motorista e guia são as mais expostas devido à grande superfície vidrada que os envolve e pela sua maior exposição, dada a sua localização mais baixa relativamente aos restantes passageiros. Nesta zona a protecção existente é efectuada pela estrutura, chapa e fibra de vidro, dependendo das áreas. O presente estudo compara, assim, o comportamento de diferentes materiais ao impacto como o alumínio, uma sanduíche alumínio/pecolit/alumínio e aços de elevada resistência Docol 1000 e Docol 1200. O alumínio, por exemplo, é usado em muitas aplicações na indústria automóvel, com a vantagem do seu baixo peso específico associado à poupança energética e menores emissões poluentes. As sanduíches além de apresentarem uma boa resistência mecânica, possuem ainda uma grande capacidade de absorção de energia. Estas propriedades tornam este tipo de materiais bastante utilizados em aplicações sujeitas ao impacto, conforme ocorre na indústria aeronáutica. Finalmente os aços de elevada resistência são materiais recentes e já com aplicações muito satisfatórias na indústria automóvel. A comparação do comportamento ao impacto destes materiais mostrou que, para igual peso, os aços de elevada resistência são os materiais que absorvem mais energia e logo a melhor solução para aplicações sujeitas ao impacto. Os resultados obtidos permitem assim concluir que podem ser aplicadas chapas de aço com espessuras muito mais baixas que as usadas, por exemplo, com o alumínio, para os mesmos níveis de energia de impacto.
- União de juntas coladas aplicadas ao design de mobiliárioPublication . Gateira, José Miguel Lopes; Reis, Paulo Nobre Balbis dosActualmente o sector de mobiliário aposta em mais valias, que passam não só por um design moderno, atraente e competitivo, mas também em materiais e tecnologias de processamento que complementam este ar inovador. Ao nível dos materiais, ditos tradicionais, passam cada vez mais por se rivalizar com os mais recentes, como é o caso dos compósitos. Deste modo, para além da inovação introduzida associa-se a elevada resistência e rigidez específica que lhes é característica. Por outro lado as juntas coladas assumem um papel determinante pois concorrem com os métodos de união mais tradicionais, pelo facto de poderem unir diferentes materiais, possibilitar o uso de diferentes espessuras, permitir uma melhor distribuição de tensões e estanquicidade da junta. Este tipo de união assume ainda um maior interesse quando aplicada aos materiais compósitos, pois evita a abertura de orifícios e a consequente diminuição da resistência mecânica. Toda esta filosofia acabada de referir foi aplicada a um estilo de mobiliário muito particular, Thomas Chippendale, versando a sua valorização e também actualizálo às necessidades dos dias de hoje. Para isso foi desenvolvido um estudo onde se efectuou uma breve perspectiva histórica da evolução do mobiliário associada ao seu design, com vista a enquadrar o elemento de estudo proposto, a cadeira. Foi elaborada uma metodologia de projecto, onde se faz o enquadramento da cadeira, como elemento de estudo, e a sua validação estrutural. Seguidamente realizou-se um estudo experimental de uniões coladas entre diferentes aderentes, para a obtenção da sua melhor eficiência. Verificou-se que, por exemplo, o efeito da rugosidade, do comprimento de sobreposição e da rigidez dos aderentes apresenta um papel relevante na resistência das juntas coladas. Finalmente apresentam-se as conclusões onde se verifica que o modelo proposto é passível de ser exequível. Os materiais seleccionados conduzem a soluções projectuais inovadoras e capazes de ser aplicadas a soluções tecnológicas mais recentes. O tipo de junta seleccionada revela-se como uma alternativa bastante aceitável.
- Modelos de localização: uma abordagem qualitativaPublication . Dias, Ana Isabel SaraivaAs decisões de localização de Centros de Distribuição têm forte impacto na estrutura de custos e nos níveis de qualidade serviço. Na constante e crescente exigência dos mercados, na selecção de uma localização óptima é de extrema importância a adopção de técnicas e modelos de localização, por forma a eliminar o empirismo e os desperdícios decorrentes de um processo de decisão influenciado por paradigmas e por sentimentos subjectivos. Um processo de decisão de localização é complexo, com resultados de longo prazo e envolvendo grande esforço financeiro, pelo que deverá ser precedido de uma análise cuidada e não ser apenas baseado no resultado de um único modelo de localização. Vários autores recomendam o uso de modelos matemáticos, como complemento de modelos qualitativos. Assim, é objectivo deste trabalho, o levantamento de vários modelos de localização classificados por duas tipologias - Modelos Matemáticos e Modelos Qualitativos, como ferramentas de apoio na tomada de localização de Centros de Distribuição. A presente dissertação propõe a aplicação um Modelo Qualitativo baseado em três factores críticos de localização: (i) Proximidade aos Clientes; (ii) Custos de Transporte; (iii) Custos de Implantação dos Centros de Distribuição. A proposta de modelo é aplicada no estudo de caso realizado ao agrupamento dos Centros de Distribuição da zona Centro da CTT Expresso e tem como propósito aferir se o Centro de Distribuição de Coimbra, o “agregador” da zona Centro, possui ou não uma “boa” localização e se este Centro deverá continuar em funcionamento com todas as suas funcionalidades actuais. Não há contudo a pretensão de efectuar a implementação deste modelo, pretendendo-se realizar somente um estudo estratégico e qualitativo.
- Nockenwelle-verbindung Brasil com base na experiência da EuropaPublication . Almeida, Bruno Alberto Afonso de; Fael, Paulo Manuel OliveiraEsta tese de Mestrado serve para tentar descobrir quais os factores que mais peso têm no processo de junção de garfos e Tubos / Eixos (este processo é denominado internamente na TKT Presta como processo de Nockenwelle Verbindung). Os testes foram realizados no nossa empresa filha no Brasil (TKT Presta Brasil), pois é o local onde estão a ocorrer os problemas com o processo. O processo foi iniciado com a escolha do tipo de componentes que iramos usar para o estudo. Os garfos e tubos / eixo escolhidos, são os componentes mais montados em todos os nossos produtos, daí que são de extrema importância para a empresa e consequentemente para o estudo. O estudo começou com uma reunião, onde pessoas ligadas a área de Eng. de Processo, Eng. de Desenvolvimento e os Técnicos de Laboratório tomaram parte, para se poder tentar descobrir quais seriam os factores que mais peso e relevância teriam para o estudo que se queria realizar. Após a reunião, foram então definidos os critérios de escolha dos componentes e foram seleccionados os mesmo. Os testes foram todos realizados no Brasil, usando o mesmo equipamento que é utilizado para fazer todos os testes de rotina (liberação da produção, testes de requalificação). Após os testes realizados, foram então analisados os resultados usando uma ferramenta já bastante conhecido pelo nosso departamento de qualidade, (DOE, Design of Experiments), e daí se pode chegar a conclusão que a camada de fosfato que é usada como tratamento de superfície para proteger os garfos e tubos / eixos da corrosão, é o que mais influencia nos valores achados no processo.