FE - DEM | Dissertações de Mestrado e Teses de Doutoramento
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- Análise e diagnóstico não invasivo de avarias em rolamentos de motores de indução trifásicosPublication . Barreno Barreno, Juan Angel; Bento, Fernando José Figueiredo; Cardoso, António João MarquesO presente trabalho de dissertação foca-se no diagnóstico de avarias em rolamentos, componentes mecânicos essenciais nas máquinas elétricas rotativas, destacando-se o motor de indução como uma das máquinas elétricas mais utilizadas a nível industrial devido às suas características operacionais, tais como simplicidade, elevado rendimento e facilidade de manutenção. Nos motores de baixa e média potência, a maior taxa de avarias ocorre nos rolamentos, e para o seu diagnóstico, propõe-se a implementação de métodos não invasivos, onde a corrente elétrica do estator se apresenta como uma das opções mais viáveis. Para esta análise, foram aplicadas duas técnicas: a Short-Time Fourier Transform (STFT) e o Extended Park’s Vector Approach (EPVA), ambas fundamentadas no domínio da frequência, sendo que a STFT permite, adicionalmente, uma análise no domínio do tempo. Com o objetivo de otimizar os resultados do diagnóstico, propõe-se uma abordagem híbrida que combina as vantagens das duas técnicas, permitindo uma avaliação precisa do comportamento da frequência ao longo do tempo e a identificação do tipo de avaria que afeta o rolamento. A eficácia destas técnicas, bem como a sua combinação, foi validada através de ensaios num motor de indução trifásico de 2,2 kW, equipado com rolamentos que apresentam avarias típicas, tais como o pitting. Os resultados foram satisfatórios, mostrando que cada método foi capaz de detetar sintomas provocados pelas avarias, como o aumento de energia nos primeiros harmónicos e distorções ao longo do tempo nas frequências caraterísticas do rolamento. Este estudo reforça a importância do diagnóstico não invasivo, que oferece vantagens significativas como simplicidade, baixo custo e utilidade em aplicações de difícil acesso, onde os métodos convencionais de diagnóstico não seriam viáveis.
- Desempenho do sector de energias renováveis e o sector de tecnologias, o preço do petróleo e taxas de juro: Uma abordagem de Cointegração ARDL utilizando o teste dos LimitesPublication . Santos, Francisco Bernardo Lopes Baptista dos; Monteiro, João DionisioUma economia encontra-se dependente da utilização de energia para o seu normal funcionamento. As energias fósseis ainda representam a maior percentagem da utilização de energia, sendo que surge a necessidade de mudança do panorama energético para fontes de energia renovável. Compreender como o mercado do petróleo bruto, o mercado das tecnologias e as taxas de juro impactam o mercado de fontes de energias renováveis, apresenta uma importância crescente para investidores e para os decisores políticos, uma vez que contribui para a formulação de políticas públicas, a realização de melhores investimentos, melhores utilizações de recursos, orientados para um cenário energético menos dependente de combustíveis fósseis. Para explorar estas relações o presente trabalho utiliza o modelo ARDL, baseado no teste de Limites de Kripfganz e Schneider (2023), para examinar a existência de relações de longo prazo, i.e., relações de cointegração, e identificar as variáveis que determinam a evolução a longo prazo do desempenho das empresas do sector de energia renovável. As variáveis utilizadas no modelo para explicar o comportamento a longo prazo do setor de energia renovável são: preço do petróleo, índice acionista de empresas do sector tecnológico e taxa de juro. O modelo ARDL é estimado na forma de correção do erro e os procedimentos de inferência à cointegração baseiam-se no teste dos Limites. Além da análise aos efeitos de longo-prazo, a estimação do modelo em forma de correção de erro permitiu analisar os efeitos a curto prazo do mercado do petróleo bruto, do mercado das tecnologias e as taxas de juro sobre o mercado de fontes de energias renováveis. Os resultados sugerem que a evolução do desempenho a longo prazo do sector das energias renováveis não é determinada pela evolução do preço do petróleo, pelo desempenho das empresas do sector tecnológico e pela evolução da taxa de juro, traduzindo-se na inexistência de cointegração entre as variáveis em estudo. Em termos de efeitos de curto prazo, e sendo estes expectáveis, verifica-se que os preços das ações de empresas de energias renováveis são afetados pelo preço do petróleo, pelo preço das ações de empresas de tecnologias e pela taxa de juro.
- Desempenho Mecânico de Filamento rPET obtido por Termoformagem para Fabrico AditivoPublication . Pires, Pedro Nabais; Aguiar, Martim Lima de; Vieira, André Ferreira CostaA popularização do uso de impressoras 3D em ambientes domésticos reflete o avanço tecnológico que estamos a viver, mas também suscita preocupações ambientais, particularmente no que diz respeito à poluição por plástico. Embora a reciclagem seja vista como uma solução para a poluição, a sua eficácia é questionável, sendo que muitas vezes gera mais resíduos do que soluções. O aumento da produção de plástico e o descarte inadequado de produtos como garrafas PET agravam este problema. Este estudo pretende apresentar uma alternativa para a reciclagem de garrafas PET, transformando-as em filamento para impressoras 3D. A ideia central é promover a independência dos utilizadores na produção de filamento, reduzindo o lixo doméstico e, consequentemente, a poluição ambiental. A máquina desenvolvida neste trabalho oferece uma solução inovadora para a gestão de resíduos, que pode ser recriada e utilizada para uso pessoal ou mesmo em ambientes como universidades, tornando a reciclagem de garrafas PET acessível e com uma recompensa direta para quem a faz. Ao focar-se inicialmente em garrafas PET devido à sua abundância e facilidade de reciclagem, o equipamento procura simplificar o processo de produção de filamento. No entanto, existe margem para futuras melhorias, tais como o tratamento de outros materiais termoplásticos ou a adição de fibras para melhorar as propriedades mecânicas do filamento. Este trabalho não só contribui para mitigar a poluição por plástico, como também promove uma cultura de sustentabilidade e responsabilidade ambiental, salientando a importância de soluções práticas e acessíveis para enfrentar os desafios ambientais globais.
- Desenvolvimento e análise experimental de atuadores a plasma baseados em polímeros eletroativos para controlo ativo de escoamentos e mitigação de acumulação de geloPublication . Mbanguine, Leonardo Alberto; Marques, José Carlos Páscoa; Rodrigues, Frederico Miguel FreireOs atuadores a plasma de barreira dielétrica de descarga (DBD) são dispositivos eletrónicos com grande interesse nas áreas da indústria aeronáutica e eólica, particularmente para aplicações de controlo de escoamento e degelo. A presente dissertação tem como objetivo propor e estudar uma nova classe de atuadores a plasma baseado em polímeros eletroativos (EAP). Este novo tipo de atuador, para além das capacidades de um atuador a plasma convencional, apresenta ainda a capacidade de geração de movimento da sua superfície dielétrica, através de ativação eletrostática, que promove a remoção de gelo. Primeiramente, foi selecionado um elastómero dielétrico e uma graxa condutora com características especificas para viabilizar o novo conceito de atuador EAP. Estes materiais foram utilizados para fabricar atuadores a plasma e foi demonstrado que permitem eficazmente gerar uma descarga de plasma semelhante à gerada por atuadores convencionais. Posteriormente, o polímero eletroativo foi testado com níveis de alta tensão DC e foi quantificada a percentagem de aumento de área da superfície por ação das forças eletrostáticas. Seguidamente, foram construídos três atuadores EAP com espessuras de camada dielétrica diferentes (1mm, 2mm e 3mm) e foram analisados minuciosamente quanto ao seu comportamento elétrico, comportamento fluido dinâmico e comportamento térmico. Estas análises foram também realizadas para atuadores convencionais de Kapton, com a mesma definição geométrica, de modo a comparar os resultados com um atuador a plasma DBD de referência. Os resultados demonstraram que para níveis de tensão mais elevadas o polímero pode atingir um aumento de cerca de 100% da sua área superficial. Para além disso, foi demonstrado que o atuador EAP consegue gerar velocidades de escoamento induzido superiores a 3 m/s, sendo por isso viável para funções de controlo de escoamento. Por último, verificou-se que os atuadores EAP, à semelhança com atuadores a plasma convencionais, proporcionam um aumento considerável da temperatura de superfície, podendo atingir temperaturas superiores a 100 ºC.
- Implementação de Estratégias de Melhoria Contínua numa Linha de Tratamento de Peças MetálicasPublication . Alves, Gabriel Lage; Costa, Tiago Manuel Dias Candeias da; Lima, Tânia Daniela Felgueiras de MirandaEste relatório de estágio aborda a implementação de estratégias de melhoria contínua numa linha de tratamento de peças metálicas, com destaque para a redução dos tempos de setup num equipamento semiautomático, a Mepsa CNC. Trata-se de um problema comum que afeta a eficiência produtiva, a competitividade nas indústrias, reduz a flexibilidade e aumenta os custos operacionais. O objetivo principal foi otimizar este processo na Mepsa CNC e melhorar a eficiência operacional, utilizando ferramentas Lean. A abordagem metodológica adotada foi científica e quantitativa, iniciando-se com um enquadramento teórico sobre a filosofia Lean, seguida do caso de estudo, no qual foi aplicada a metodologia Single Minute Exchange of Die (SMED). A implementação das propostas de melhoria prevê uma redução significativa dos tempos de setup, aumentando a eficiência operacional e a disponibilidade do equipamento. Especificamente, com as melhorias de curto prazo, é possível reduzir o tempo de setup em 34,19%, enquanto a médio/longo prazo esta redução poderia atingir 52,47%. Estes resultados implicariam um aumento da disponibilidade do equipamento em 2,95% a curto prazo e 4,52% a médio/longo prazo. Sendo importante considerar que existem outros parâmetros que influenciam a disponibilidade e, consequentemente, o OEE, o que justifica estas variações percentuais relativamente pequenas. Apesar disso, foi também identificado que a Mepisurfaces enfrentava uma perda financeira semanal de cerca de 230€, o equivalente a 12.000€ anuais, devido aos tempos de setup. No entanto, com a implementação das melhorias de curto prazo esta perda poderia ser reduzida em 4.000€ por ano, enquanto com as de médio/longo prazo em 6.000€ anuais.
- Implementação do Lean Manufacturing numa Empresa MetalomecânicaPublication . Costa, Gonçalo Pinto da; Madeira, Maria José Aguilar; Viana, JúlioO contexto geral da indústria evoluiu significativamente, na atualidade, os mercados são extremamente competitivos e os consumidores tornaram-se mais exigentes, tanto em termos de qualidade como de inovação. A globalização intensificou-se, o que significa que as empresas já não competem apenas a nível local, mas também num cenário global. Esta dinâmica obriga as organizações a adaptarem-se rapidamente face às novas tendências e a garantir que os seus produtos e/ou serviços correspondem aos elevados padrões exigidos pelos clientes e consumidores. A sua satisfação é agora um fator determinante para o sucesso empresarial, impulsionando as organizações na procura constante pela melhoria continua. Surge como resposta a esta nova realidade empresarial o conceito de Lean Manufacturing (LM), cujo objetivo é aumentar o valor ao consumidor e reduzir ao máximo os desperdícios que advém da produção. Este relatório de estágio envolveu a implementação da filosofia Lean Manufacturing, com especial foco na aplicação de ferramentas Lean no contexto duma empresa metalomecânica, que se dedica ao fabrico e construção de estruturas metálicas para diversos setores de atividade. Para compreender o estado atual do sistema produtivo, foram realizadas observações no chão de fábrica e a pequenas entrevistas informais com os trabalhadores, permitindo identificar as principais dificuldades enfrentadas no dia a dia. As ferramentas Lean, são amplamente utilizadas em inúmeras indústrias em todo o mundo, principalmente na área da produção, permitindo a otimização de processos, a eliminação de possíveis desperdícios e o aumento da eficiência operacional. Além disso, a melhoria contínua promovida por esta filosofia resulta num incremento significativo da qualidade dos produtos, garantindo uma maior satisfação dos clientes e um melhor desempenho global da organização.
- Importância dos custos logísticos na cadeia de abastecimento do setor metalomecânicoPublication . Costa, Juliana de Almeida; Morais, Flávio Daniel CorreiaA logística é um componente estratégico na cadeia de abastecimento, particularmente no setor metalomecânico, que envolve a produção e transformação de metais em componentes e estruturas complexas. Este trabalho visa analisar a gestão dos custos logísticos neste setor, uma vez que a literatura existente é limitada nesse contexto. Para isso, foi aplicado um questionário a empresas do setor metalomecânico a nível europeu, com o objetivo de avaliar as práticas logísticas, os desafios e os resultados alcançados. No total, foram contabilizadas cerca de 87 respostas de empresas de 9 países. Além disso, verificou-se que 36,8% das empresas analisadas atuam diretamente no segmento da transformação, utilizando predominantemente o transporte rodoviário como principal meio de distribuição, o que reflete a sua flexibilidade e adequação às operações regionais. O estudo também identificou uma dualidade nas estratégias de mercado: enquanto 28 empresas têm maior concentração no mercado interno, outras 17 adotam uma abordagem de exportação quase exclusiva, evidenciando diferentes abordagens competitivas. Quanto às práticas logísticas, a Incoterm ExWorks (EXW) foi a mais utilizado, sinalizando uma preferência por transferir responsabilidades e custos para os clientes. Adicionalmente, 55 empresas relataram que os custos logísticos afetam diretamente a sua competitividade. Este estudo conclui que a otimização dos custos logísticos é crucial para a competitividade no setor metalomecânico, sendo necessário um maior alinhamento com as melhores práticas globais para incrementar a eficiência logística e reduzir custos operacionais.
- Integração da Filosofia Lean com Tecnologias da Indústria 4.0 para Otimização da Produtividade numa Empresa do Setor MetalomecânicoPublication . Marçal, João Filipe da Silva; Lima, Tânia Daniela Felgueiras de MirandaA crescente procura por flexibilidade e desenvolvimento tecnológico força as empresas a adaptarem-se, procurando capacitar os trabalhadores para lidar com tecnologias em campos como a robótica e a análise de dados, e projetar os seus sistemas para uma fácil integração das tecnologias da Indústria 4.0. Os robots colaborativos, que combinam a velocidade e precisão dos robots com a adaptabilidade humana de forma segura, permitem melhorar a produtividade e eficiência dos processos aos quais são alocados. A integração deste novo paradigma com o Lean Manufacturing permite potencializar as suas ferramentas, ajustando-as à nova realidade industrial, promovendo uma maior eficiência e flexibilidade nos processos produtivos. A presente dissertação tem como objetivo o estudo de implementação de um robot colaborativo em diferentes postos de trabalho, procurando aumentar a produtividade e eficiência das operações, na empresa Ciclo Fapril. Para alcançar esse objetivo foi seguida uma metodologia de caso de estudo, no qual foram analisados três postos de trabalho de modo a avaliar os possíveis ganhos da implementação do robot nessas estações para a produção de três componentes afetos a cada uma delas. Os resultados do presente estudo foram obtidos com recurso a simulações, sendo que estas indicam que a implementação do equipamento resultaria num aumento de produção de 71,4% na operação de furação de aros para camas de hospital, gerando uma poupança anual de 20.119 euros, com um retorno do investimento em 7,1 meses. Para a operação de curvatura de tubos para quadros de bicicletas infantis, a produtividade aumentaria em 36,4%, com uma poupança anual de 15.761 euros e um retorno em 9,1 meses. Para a maquinação de tubos para suportes de guiadores, a produtividade aumentaria em 32,8%, com um ganho anual de 9.430 euros e um retorno do investimento em 15,2 meses.. Juntamente à implementação do robot colaborativo, a adoção de outras tecnologias que permitam aproximar os postos de trabalho da digitalização permitirá também minimizar desperdícios e promover o desenvolvimento da empresa.
- Melhoria Contínua aplicada à etapa de secagem de pasta solúvel Eucalyptus globulus produzida pelo processo de bissulfitoPublication . Matias, Matilde Ladeira; Vieira, Joana Magalhães Gonçalves CostaAtualmente, torna-se insurgente promover a melhoria de produtos e a otimização de processos, de modo a manter a empresa no mercado, com elevada competitividade. A realização deste estágio visa a melhoria do controlo de qualidade da etapa de secagem da pasta solúvel. Para que isso fosse possível, foi elaborada uma revisão bibliográfica acerca das temáticas relevantes e apresentada a empresa e o seu processo produtivo. Nunca esquecendo a análise estatística de várias variáveis da máquina relacionadas com a humidade e a gramagem, os pilares deste caso de estudo. Com o objetivo de colmatar ou minimizar os problemas detetados aplicaram-se metodologias 3C, de modo a identificar as causas e referenciar as contramedidas em questão. Assim, torna-se crucial, a criação de uma Matriz de esforço e impacto, priorizando a implementação das ações sugeridas para promover uma uniformização de gramagem, um perfil de humidade constante e melhores condições de trabalho para aquela secção e para todos os trabalhadores. Apresentam-se ainda, algumas propostas de ações de melhoria contínua para estudos complementares posteriores aos sugeridos neste trabalho. Em suma, torna-se insurgente aumentar rotinas preventivas por parte do departamento de manutenção, assim como a resolução de problemas na fase inicial da secagem e na formação de folha.
- ReWoodenTex: Sustentabilidade e Valorização de Resíduos Industriais por Meio de Compósitos de Fibras Naturais de Madeira e LinhoPublication . Gomes, Sofia Martins; Lima, Tânia Daniela Felgueiras de Miranda; Santos, Paulo Sérgio Pina dosA sustentabilidade é cada vez mais reconhecida como uma prioridade global, sendo o conceito de desenvolvimento sustentável adotado por governos, organizações e pela sociedade em geral. Um ponto central deste conceito é a economia circular, que visa reduzir o desperdício e reutilizar recursos, gerando benefícios económicos e ambientais. Com a crescente produção de resíduos, particularmente industriais, a gestão eficaz dos mesmos torna-se imprescindível. Neste contexto, os materiais compósitos surgem como uma solução promissora para a gestão de resíduos industriais. Esta dissertação foca-se em dar continuidade aos avanços conseguidos nas práticas de economia circular através do desenvolvimento de um material compósito sustentável utilizando resíduos industriais de madeira e outras fibras naturais. Assim, foram fabricados painéis sanduíche com uma matriz epóxi reforçada com resíduos de madeira no núcleo e fibras de linho nas camadas externas. A metodologia foi iniciada pela separação dos resíduos de madeira por tamanho e granulometria. Os resíduos foram adicionados à matriz nas dimensões e percentagem ideal determinada por testes mecânicos. De seguida, foi fabricada a sanduíche, através do método de moldação manual, e determinadas as suas propriedades mecânicas. Os ensaios de flexão revelaram que o reforço com fibras de linho aumentou significativamente a resistência à flexão do material devido à sua rigidez. A resistência à compressão lateral e horizontal da sanduíche foi de 61 MPa e 97 MPa, respetivamente, indicando um bom desempenho. Nos testes de relaxação de tensões, ocorre a redução da tensão ao longo do tempo e os dados experimentais foram ajustados com sucesso pelo modelo de Kohlrausch-Williams-Watts (KWW), a curto e longo prazo. Em termos de fluência, o deslocamento aumenta ao longo do tempo e o modelo KWW foi preferível para previsões a curto prazo e o modelo de Findley para previsões a longo prazo. Embora o custo de produção seja relativamente elevado, os benefícios ecológicos e as propriedades mecânicas favoráveis podem justificar esse custo em aplicações específicas.