ISEP - DM – Engenharia Mecânica
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Browsing ISEP - DM – Engenharia Mecânica by Sustainable Development Goals (SDG) "09:Indústria, Inovação e Infraestruturas"
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- Análise das emissões de gases de efeito de estufa durante o ciclo de vida e o custo total de propriedade dos veículos elétricos a bateriaPublication . Vieira, Vasco da Silva Tavares; Ribeiro, Leonardo José da SilvaA Petibol, S.A. – Embalagens de plástico, é uma empresa cuja atividade sobressai na produção de plástico a partir da matéria-prima de Poliestireno Expandido (EPS) e Polipropileno Expandido (EPP). A aplicação deste material ocorre em diversas indústrias, tais como a eletrónica, alimentar, civil e, mais recentemente, desportiva. Ao longo da última década a empresa tem vindo a inovar-se e tem feito vários estudos na unidade industrial para identificar falhas e pontos a melhorar. Recentemente foi estudada a qualidade da água e a otimização dos seus consumos tal como os consumos de energia elétrica. Estes estudos contribuíram para a poupança de recursos da empresa e para menor pegada ambiental; a Petibol vê, de facto, a importância em continuar a investir neste tipo de análises à unidade industrial. A linha de vapor é neste momento o foco de estudo e inovação da unidade industrial. Neste estudo, primeiramente fez-se um levantamento de todo o circuito de vapor e respetivos consumíveis, o que permitiu concluir que seriam necessárias melhorias na instalação para adequá-la aos consumos e tarefas que lhe são exigidos. Após este levantamento, estudaram-se, teoricamente, todos os consumidores e produtores que integram a linha de vapor, que se compararam com valores reais obtidos mediante caudalímetros. Em seguida, com base na avaliação realizada na linha de vapor, averiguou-se o impacto da introdução de um novo consumidor de energia na linha de produção da Petibol. Com base nos consumidores atuais da empresa e na sua perspetiva de crescimento de produção será feito o dimensionamento ideal dos acumuladores de vapor e da caldeira. No final, será apresentada uma proposta de melhorias que seja capaz de garantir o bom funcionamento dos equipamentos, com a utilização mais eficiente uso de recursos.
- Análise e comparação do desempenho de metaheurísticas aplicadas a problemas de escalonamento das operaçõesPublication . SOUSA, TOMÁS SEQUEIRA RAMOS NUNES DE; Santos, André Borges Guimarães Serra eO Escalonamento das Operações é um elemento fundamental para o funcionamento eficiente de indústrias de serviços e manufatura, sendo o processo de decisão responsável pela alocação de recursos limitados entre atividades ao longo do tempo. Apesar de um bom Escalonamento das Operações proporcionar diversas vantagens, este acarreta alguns problemas de elevada complexidade e de difícil resolução. As Metaheurísticas surgem como técnicas de otimização que podem ser aplicadas na resolução destes problemas atingindo uma solução aproximada, pelo que a sua utilização tem vindo a crescer ao longo dos anos. Neste trabalho, foram selecionadas quatro Metaheurísticas (Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization, Tabu Search e Simulated Annealing) e um tipo específico de Problema de Escalonamento Industrial (Job-Shop com makespan como critério de otimização), com base na sua relevância e popularidade na comunidade científica, para serem o alvo de foco de testes estatísticos. Para cada Metaheurística foram reunidos dados de vinte artigos científicos, posteriormente os dados foram organizados para servirem de base à análise estatística. Inicialmente, procedeu-se à realização de uma análise descritiva com os dados dos artigos, com o objetivo de compreender a distribuição dos artigos por diferentes categorias e extrair observações preliminares. Seguidamente, com recurso ao software estatístico IBM SPSS Statistics, realizaram-se cinco análises de inferência estatística: Evolução dos Resultados ao longo dos Anos, Comparação de Desempenho entre as Metaheurísticas, Variabilidade de Resultados dentro de cada Metaheurística, Influência dos Métodos de Comparação de Resultados e Análise por tipo de Metaheurística (Híbrida e Não Híbrida). Estas análises permitiram chegar a diversas conclusões, entre as quais se destaca a ausência de correlação significativa entre o ano de publicação e a proximidade ao resultado ótimo, por de parte das Metaheurísticas, a evidência de que o Genetic Algorithm proporciona, em média, as maiores reduções de makespan entre as Metaheurísticas analisadas e o facto de este algoritmo também se destacar pela sua consistência, apresentando a menor variabilidade de resultados. Assim, este trabalho oferece uma fonte de informação valiosa para a seleção de Metaheurísticas, no contexto industrial, mais especificamente para os Problemas de Escalonamento Industrial do tipo Job-Shop que apresentam makespan como critério de otimização, realçando o facto que a seleção de uma Metaheurística deve ser baseada numa avaliação multicritério, e não apenas com base no desempenho médio de cada Metaheurística.
- Análise e melhoria de processos numa empresa do setor têxtilPublication . Vintena, Agostinho Salgueiro Lopes; Araújo, Susana Cláudia Nicola deA dissertação “Análise e Melhoria de Processos numa Empresa do Setor Têxtil” explora a implementação de metodologias Lean na JFV Têxteis Lda., uma empresa portuguesa do setor têxtil. O objetivo deste estudo foi otimizar os processos produtivos, identificando ineficiências e desperdícios, de modo a aumentar a competitividade da empresa no mercado, promovendo uma produção mais eficiente e sustentável. Para alcançar este objetivo, foram utilizadas duas abordagens metodológicas: Business Process Model and Notation (BPMN) e Value Stream Mapping (VSM). O BPMN permitiu mapear e analisar os processos administrativos e operacionais, enquanto o VSM foi aplicado para identificar desperdícios ao longo da cadeia de valor. Foram implementadas ferramentas Lean, como o 5S, SMED e Kanban, com o intuito de melhorar a organização, reduzir tempos de setup e automatizar processos-chave. Os resultados revelaram uma melhoria significativa na eficiência operacional e na qualidade dos produtos, com uma redução dos desperdícios. No entanto, a implementação completa das soluções propostas enfrentou algumas limitações devido a restrições de recursos e tempo. Ainda assim, as mudanças realizadas demonstraram o impacto positivo da aplicação da filosofia Lean, destacando o seu papel essencial na melhoria contínua dos processos e na manutenção da competitividade no setor têxtil. Este estudo demonstra, assim, que a adoção de metodologias Lean pode trazer benefícios significativos para empresas têxteis, promovendo uma maior eficiência, sustentabilidade e capacidade de resposta às exigências do mercado.
- Análise Sistemática da Produção de Engradados na Indústria de Motores Elétricos e Drives Uma Abordagem Multicritério Mediante o Método SAPEVO-MPublication . MATOS, CARLOS EDUARDO LOTÉRIO; Pereira, Maria Teresa RibeiroA competitividade do mercado impulsiona a indústria de fabricação de motores elétricos a otimizar os seus processos, incluindo a embalagem dos produtos, dado o atual cenário globalizado. Grandes indústrias tendem a internalizar processos para agregar valor ao longo da cadeia de produção e reduzir a dependência de fornecedores. Avaliar essas alternativas de internalização é crucial para uma tomada de decisão informada, sendo fundamental compreender as diversas perspectivas, lacunas de informação e vieses que podem influenciar uma decisão de forma inadequada. Um modelo de Apoio Multicritério à Decisão (AMD) foi desenvolvido usando o método SAPEVO-M, que implementa uma metodologia AMD para grupos. Este método permite a definição lógica e estruturada de alternativas e critérios, assim como a agregação das valorações de cada alternativa em cada critério, resultando na seleção e ordenação das mesmas. Foram utilizados sete critérios e quatro alternativas para a avaliação das alternativas. Adicionalmente, uma análise de sensibilidade foi conduzida para compreender a robustez da decisão e avaliar o comportamento das alternativas diante de diferentes variações nas ponderações dos critérios. Por fim, é possível definir a melhor alternativa plausível no contexto em que a empresa está inserida, guiada por critérios lógicos e definidos. Através de uma abordagem axiomática, este modelo permite a ponderação das opiniões de múltiplos decisores, compreendendo suas preferências e estabelecendo um ranking entre as alternativas face aos critérios definidos como relevantes, possibilitando uma avaliação abrangente, com dados qualitativos, levando em consideração a subjetividade inerente à decisão.
- Caracterização reológica de massas lubrificantes de sulfonato de cálcio e de complexo de lítioPublication . SANTOS, FELISBELA MARISA FERREIRA ANDRADE; Campos, Armando José Vilaça de; Castro, Manuel Jorge Dores deO presente trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento reológico de massas lubrificantes formuladas com espessantes à base de sulfonato de cálcio e de complexo de lítio. Com este objetivo, foi realizada uma caracterização detalhada das propriedades viscoelásticas, da tensão de cedência e da resposta das massas à variação de temperatura e taxa de corte. Os ensaios foram realizados com recurso a um reómetro em configuração cone-placa, permitindo a análise de parâmetros como viscosidade dinâmica, módulos de armazenamento e de perda, entre outros. Ainda neste estudo é fornecida uma visão em termos de energia, analisando a dissipação e armazenamento de energia no processo de lubrificação. Os resultados indicam que a massa com espessante à base de sulfonato de cálcio apresenta maior estabilidade térmica e resistência mecânica, enquanto a massa à base de espessante de complexo de lítio demonstra consistência inicial superior, mas maior sensibilidade a variações de temperatura. A análise comparativa mostrou ainda que a escolha da massa lubrificante baseada no tipo de espessante, influência diretamente a eficiência, durabilidade e comportamento tribológico da massa lubrificante. Este estudo contribui para uma melhor compreensão do desempenho de massas lubrificantes sob diferentes condições operacionais, podendo demonstrar-se um contributo importante na seleção da massa lubrificante adequada à aplicação pretendida.
- Comparação de aquecimento de AQS com bomba de calor e com outras fontes energéticasPublication . ROCHA, FRANCISCO MIGUEL MACIEIRA MOÇA ALVES; Ribeiro, Leonardo Jose da SilvaEsta dissertação incide sobre a análise técnico-económica e ambiental de diferentes tecnologias para produção de água quente sanitária (AQS) e climatização em habitações unifamiliares, com principal foco em soluções de elevada eficiência energética e baixa pegada de carbono. A investigação centrou-se em sistemas de bombas de calor do tipo monobloco com instalação exterior, com ligação a depósitos de inércia e AQS. Considerou-se também a integração com sistemas solares, tanto térmicos como fotovoltaicos. Em alternativa, estudou-se a viabilidade da aplicação de uma caldeira de condensação a gás natural. Foram analisadas as configurações dos sistemas em termos de constituição, funcionamento termodinâmico e modos de operação. No estudo realizou-se o dimensionamento de um sistema de AQS para uma unidade familiar composta por quatro pessoas, com base em perfis de consumo diários. No caso da climatização, considerou-se uma habitação com uma área útil de 100 m², com cargas térmicas arbitradas de 10 Kw por m². Foi efetuada uma análise dos fluidos frigorigénios utilizados nas bombas de calor, nomeadamente R32 e R290, tendo em conta parâmetros como o GWP (Global warming potencial), o ODP (Ozone depletion potencial) e TEWI e foi também analisado o impacto regulamentar segundo o F-GAS regulation. Do ponto de vista económico, a dissertação contempla a avaliação da viabilidade financeira de cada solução, com levantamento de custos de investimento inicial, operação e manutenção, com cenários baseados em tarifas elétricas e preços do gás natural. Na análise comparativa foram ainda considerados fatores como a facilidade de instalação, requisitos de espaço técnico e necessidade de manutenção periódica. O estudo conclui com uma síntese dos principais benefícios e limitações de cada abordagem, contribuindo para a definição do sistema a adotar em diferentes contextos.
- Comparação energética, ambiental e económica de diferentes sistemas de produção de água quente sanitária aplicado a um caso de estudoPublication . COUTO, NUNO MIGUEL VIEIRA; Pereira, Isabel Maria Garcia SarmentoA produção de água quente sanitária (AQS) representa uma fração muito significativa do consumo energético em edifícios, especialmente em contextos de elevada exigência como unidades hospitalares. A crescente preocupação com a eficiência energética e a sustentabilidade ambiental tem impulsionado a procura por soluções tecnológicas mais eficientes, que permitam reduzir os consumos de energia e as emissões de CO2 associadas. Esta dissertação analisa comparativamente diferentes sistemas de produção de AQS, com base num caso de estudo real, avaliando o desempenho energético, económico e ambiental de várias tecnologias com recurso a bombas de calor, utilizando distintos fluidos frigorigéneos (R-744, R- 290, R-407C e R-134a), face a uma solução convencional com caldeira a gás natural. A metodologia adotada integra perfis de consumo realistas, dados climáticos ajustados ao município e tabelas de desempenho dos equipamentos, com base num horizonte de exploração de 15 anos. Os resultados evidenciam o impacto das condições exteriores no COP dos sistemas, a relevância da acumulação térmica para a regulação da carga e a importância da escolha do fluido frigorigéneo na eficiência e impacto ambiental. Conclui-se que a adoção de bombas de calor pode representar reduções na ordem dos 82% ao nível dos custos de exploração, podendo atingir uma redução de até 94% no que diz respeito a emissões de CO2.
- Contribuicoes da filosofia lean para a sustentabilidade na industria de moldes caso de estudoPublication . RODRIGUES, JOSÉ PEDRO DA COSTA; Sá, José Carlos Vieira deA sustentabilidade tem assumido um papel relevante na indústria, sendo impulsionada por exigências económicas, sociais e ambientais. Neste contexto, a presente dissertação teve como principal objetivo analisar as contribuições da implementação da linha de produção na sustentabilidade de uma empresa da indústria de moldes, recorrendo a indicadores das três dimensões da sustentabilidade. A dissertação foi desenvolvida na Simoldes Aços, uma empresa do Grupo Simoldes, especializada na produção de moldes para injeção de plástico, com forte presença no mercado internacional. A implementação da linha de produção na Simoldes Aços foi sustentada por princípios e ferramentas da filosofia lean, tendo sido concretizada através da criação de três linhas de produção no setor de maquinação e duas linhas no setor da bancada. A reorganização do processo produtivo resultou em melhorias nos indicadores de sustentabilidade. Na dimensão económica, observou-se uma redução de 18,2% no lead time até ao primeiro ensaio e uma diminuição de 46% nas reclamações de clientes, apesar do aumento de 24,9% no custo interno médio por molde. Na dimensão social, verificou-se um crescimento de 5,4% no número de colaboradores, uma ligeira melhoria na satisfação dos colaboradores, mas um aumento significativo nos acidentes de trabalho. Na dimensão ambiental, registaram-se reduções de 8,6% no consumo de energia, 2,4% no consumo de água e 27,1% na produção total de resíduos, destacando-se a redução de resíduos metálicos.
- Desenvolvimento de ferramenta de análise e cálculo para sistemas de suspensão em veículo superdesportivoPublication . LOPES, DIOGO RAFAEL QUEIRÓS; Ferreira, Fernando JoséO sistema de suspensão é um sistema complexo e de elevada importância em um veículo quer seja para uso rodoviário ou em circuito. A compreensão do seu funcionamento a nível cinemático e dinâmico bem como a distribuição de esforços é fundamental para o correto projeto de componentes ou de um sistema de raiz. A presente dissertação tem como finalidade expor o desenvolvimento de uma folha de cálculo de auxílio ao projeto de um sistema de suspensão, onde demonstra graficamente os parâmetros cinemáticos mais relevantes de um sistema de suspensão e a sua evolução ao longo do curso do amortecedor, e ainda permite determinar a distribuição dos esforços segundo casos de carga definidos pelo utilizador. Embora o cálculo da cinemática apresente um grau de confiabilidade elevado ao ser comparado com softwares comerciais como o Canopy®, na distribuição de esforços não se verifica o mesmo, com um erro de cerca 10% no eixo frontal e 30% no eixo traseiro, erros associados a simplificações utilizadas para resolver o sistema hiperestático. No entanto, para uma primeira abordagem ao problema, a folha de cálculo desenvolvida revela-se muito útil. A presente dissertação ainda expõe uma proposta de desenho para uma manga de eixo e um braço de suspensão inferior, desenhos fundamentados por MEF (Método de Elementos Finitos) para os diversos casos de carga utilizados na folha de cálculo. Por fim, como complemento à dissertação foi realizado um estudo de análise experimental de tensões recorrendo a extensometria elétrica, como forma de perceber a distribuição de esforços no braço inferior e na push-rod quer do eixo frontal quer do eixo traseiro, e também como forma de validação da folha de cálculo desenvolvida.
- Desenvolvimento de mecanismo extensível para aplicação em extremidade de mesaPublication . FERREIRA, JOSÉ JOÃO DA SILVA; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesA indústria do mobiliário apresenta várias ramificações e contributo de várias áreas de especialização para desenvolvimento do seu produto. Desde o aparecimento de empresas de produção em grande escala, por exemplo Ikea, a indústria do mobiliário sofreu algumas adaptações e o pequeno produtor teve de adaptar o seu produto ser mais sofisticado e de maior qualidade, tirando daí a sua vantagem competitiva em relação a empresas de produção em grande escala. Os vários segmentos de mercado da indústria do mobiliário tiveram desenvolvimentos nas últimas décadas desde o aparecimento da necessidade customização em massa. Na conceção de mesas extensíveis houve desenvolvimentos de mecanismos e formas de atuação que refletem os parâmetros qualidade e sofisticação, difíceis de replicar pelas empresas de produção em grande escala a um preço competitivo e para o seu target buyer. Dos vários tipos de mecanismo existentes no mercado, esta dissertação procura desenvolver e estudar um mecanismo em que a extensão surja nas extremidades da mesa, que por ainda não estar presente no mercado represente vantagem competitiva.