ISEP - DM – Engenharia Mecânica
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- Projeto de gabaritos produzidos por FDM para o controlo dimensional e de resistência mecânica de peças injetadasPublication . SILVA, ANA RAQUEL ALMEIDA BARBOSA; Magalhães, António GonçalvesA presente dissertação aborda o desenvolvimento de gabaritos e sistemas de fixação fabricados por impressão 3D, com recurso ao processo Fused Deposition Modeling para posterior aplicação em ensaios mecânicos, nomeadamente ensaios de tração e compressão e para controlo dimensional de peças poliméricas injetadas. A crescente utilização de materiais poliméricos na indústria e na necessidade de soluções ágeis e adaptáveis, económicas e personalizadas justificam a investigação de métodos alternativos de fabrico de dispositivos de suporte metrológico e acessórios para equipamentos de ensaios mecânicos. A metodologia baseou-se, em primeiro lugar, na pesquisa de conceitos teóricos para auxiliar todo o projeto, na conceção de modelos de Computer Aided Design, no fabrico dos mesmos modelos com um equipamento da Prusa e posterior avaliação de resultados de alguns gabaritos que diferiram na conceção geométrica, no tipo de preenchimento, na densidade de preenchimento e nos materiais utilizados. Esta avalização foi realizada através da aplicação direta dos gabaritos no equipamento de tração com as respetivas peças a ensaiar para o primeiro caso e para o segundo caso através de medição de peças a controlar com recurso a uma máquina de medição por coordenadas e posterior comparação de resultados com os métodos já implementados. Foram ainda impressos provetes para realização de ensaios para caracterização mecânica e tentativa de estabelecer uma relação matemática entre o aumento da densidade de preenchimento e a variação de algumas propriedades como o módulo de elasticidade e a tensão de cedência.
- Análise de janelas de manutenção para um WEC a instalar no porto de Sines, PortugalPublication . ROTH, FELIPE; Abreu, Tiago André Martins de AzevedoA implementação de conversores de energia das ondas (WEC) representa uma alternativa renovável e sustentável para diversificação da matriz energética, embora ainda se trate de uma tecnologia em desenvolvimento. Este estudo analisou as janelas de manutenção disponíveis para a operação de um WEC do tipo REEFS localizado no Porto de Sines, Portugal, utilizando dados de reanálise ERA5 referentes ao período de 1940 a 2020. Foram definidos quatro cenários de acessibilidade para a realização das operações de manutenção, compostos por um cenário de referência e três cenários adicionais que ampliam ou restringem as condições de operação a partir de diferentes combinações entre a altura significativa das ondas (Hs) e o período de pico (Tp). Essa abordagem permitiu avaliar a sensibilidade da disponibilidade operacional do sistema face às variações das condições marítimas, identificando os limites de segurança e a probabilidade de acesso ao dispositivo. A análise estatística incluiu o cálculo da média, desvio padrão e variabilidade das horas de acessibilidade, bem como o número e a duração das janelas de manutenção e dos períodos de inacessibilidade. Observou-se que a acessibilidade apresenta comportamento sazonal, sendo geralmente mais favorável durante os meses de primavera e verão, quando as condições do mar são mais estáveis e propícias à realização de operações. Por outro lado, o outono e o inverno, revelaram maior variabilidade e ocorrência de períodos prolongados de inacessibilidade, o que exige planeamento estratégico para minimizar riscos e otimizar os recursos operacionais. Os resultados obtidos fornecem uma visão abrangente da disponibilidade operacional de um WEC ao longo do ano, contribuindo para o planeamento da operação e manutenção, bem como para a otimização do aproveitamento energético do recurso das ondas na região do Porto de Sines.
- Desenvolvimento de equipamento flexível de alta cadência para dobragem de aramePublication . GASPAR, MANUEL ANDRÉ DE SOUSA; Silva, Francisco José Gomes da; Pinto, Arnaldo Manuel GuedesA indústria automóvel necessita de constante inovação, para manter a elevada competitividade e rigor que a caracteriza. Neste sector, todas as empresas que dele fazem parte, têm de apostar na automatização dos processos, com o objetivo de os tornar mais rentáveis economicamente, a longo prazo. O conforto no automóvel tambem é assegurado pelos bancos. Estes são constituídos por uma estrutura metálica soldada, molas, espumas e tecidos. Os coxins são molas constituídas por arame conformado e sobreinjetado que se situam na parte inferior dos bancos. Existe uma grande variedade de equipamentos de dobragem de arame no mercado, dependendo do produto a ser produzido, apresentando características técnicas especificas para cada tipo de arame. Os equipamentos podem ser capazes de produzir arames conformados 2D ou 3D com maior ou menor nível de produtividade. A dissertação aqui apresentada, foi realizada em contexto industrial na empresa FicoCables, na área da Engenharia de Processos e Equipamentos, onde se desenvolveu e construiu um novo equipamento de dobragem de arame para o processo de fabrico dos coxins. Os requisitos para o equipamento desenvolvido implicavam possuir elevada flexibilidade e produtividade na conformação dos arames utilizados nos coxins. Este equipamento é fundamental para a competitividade da empresa, atendendo a que irá permitir uma diminuição do custo de implementação de novos projetos de grande volume. O projeto foi concluído e implementado com sucesso, tendo este equipamento sido adotado pela empresa como o novo standard de equipamentos para a dobragem de arame. Este trabalho apresenta todas as etapas pelas quais passou o desenvolvimento deste projeto.
- Variabilidade inter- e intra-anual da energia das ondas da costa portuguesa e brasileira: uma perspetiva de implementação do conversor nearshore reefsPublication . SANTOS, AMANDA NUGENTT DOS; Abreu, Tiago André Martins de AzevedoO aproveitamento da energia das ondas se destaca como uma fonte renovável promissora devido à alta densidade de potencial energético associado e à capacidade de produção contínua ao longo do ano. No entanto, as tecnologias de aproveitamento ainda precisam ser desenvolvidas para que o recurso seja amplamente explorado. Este trabalho pretende analisar a viabilidade de implementação de um sistema de conversão de energia de ondas do mar em energia elétrica na região do Porto de Sines (Sines, Portugal) e em uma região do Brasil, considerando o potencial energético associado às ondas de ambas as localidades e os aspetos técnicos associados ao equipamento em estudo. Nesse contexto, este trabalho pretende analisar a viabilidade de implementação de um sistema de conversão de energia de ondas do mar em energia elétrica na região do Porto de Sines (Sines, Portugal) e em uma região do Brasil. Primeiramente, realiza-se a validação dos dados do modelo de reanálise ERA5 através de dados de boias de diferentes localidades. Os resultados obtidos através da comparação entre as duas fontes de dados revelam uma boa concordância, embora seja observado que o modelo tende a superestimar o potencial energético das ondas. Ainda, a partir desses resultados, define-se a região de Tramandaí (Rio Grande do Sul, Brasil) como objeto do segundo estudo de caso. O trabalho é conduzido de modo a estimar a variabilidade inter- e intra-anual do potencial energético das ondas de ambas as regiões em estudo, abrangendo um período de 81 anos (de 1940 a 2020). Para a região do Porto de Sines, estima-se uma potência média associada ao recurso das ondas de 20.42 kW/m, com uma estimativa da capacidade de produção anual de energia de 75.30 MWh/m, considerando a implementação do dispositivo REEFS. Com essa energia acumulada, estima-se uma receita anual de €11 295/m. Para a região de Tramandaí, obtém-se uma potência média de 12.59 kW/m e uma estimativa da capacidade de produção anual de energia de 61.47 MWh/m. Nesse caso, a receita anual estimada é de €9 220.50/m. Os resultados desta dissertação destacam a viabilidade técnica e económica referente à implementação do dispositivo REEFS nas regiões estudadas, contribuindo para o mapeamento do recurso e para o aprimoramento da especialidade.
- Implementação de metodologias de melhoria contínua em uma empresa metalomecânicaPublication . HARTMANN, DEIVIDI DANIEL; Pereira, Maria Teresa Ribeiro; Oliveira, MarisaO conceito de melhoria contínua é cada vez mais importante para que o setor industrial alcance posições vantajosas em termos de competitividade e é o principal objetivo deste trabalho. Atualmente, as organizações conduzem as suas atividades visando a evolução contínua do seu desempenho económico. A otimização dos processos empresariais é altamente recomendada, uma vez que as exigências dos clientes estão em constante aumento, os padrões de consumo variam constantemente e a necessidade de inovação é uma realidade. Por isso, muitas organizações adotam filosofias de melhoria contínua, Lean Seis Sigma, para melhorar os seus processos, identificando e combatendo desperdícios através de novas fórmulas que garantam esses resultados. O Lean Seis Sigma combina os pontos fortes da filosofia Lean e da filosofia Seis Sigma. Neste sentido, essas estratégias foram exploradas para compreender de que forma essas filosofias podem ser benéficas para o desenvolvimento da aplicação das mesmas através de um estudo de caso. A implementação de melhoria contínua, ao longo deste trabalho, é estruturada com base na metodologia DMAIC, que integra as ferramentas da filosofia Lean Seis Sigma nas cinco fases de abordagem do problema. Seguindo a metodologia do estudo de caso, é realizada uma pesquisa sobre essas filosofias e os seus respetivos casos de aplicação, a fim de identificar as ferramentas mais adequadas para cada fase do DMAIC. Com base nessa investigação, a metodologia é aplicada num contexto industrial, tendo em conta as ações de desempenho das organizações, utilizando dados reais para definir o problema, observando os processos produtivos atuais, realizando Gemba nas linhas de produção existentes, identificando e implementando oportunidades de melhoria para a melhoria contínua de uma linha. As ferramentas utilizadas para a melhoria contínua culminaram na implementação do processo One Piece Flow e na padronização dos processos na linha, o que resultou numa redução de 27% no tempo total de produção e numa redução de 70% no comprimento da linha. Isso contribuiu para que a empresa passasse a produzir de forma mais organizada, rápida e com menos desperdícios de tempo, aumentando assim a sua capacidade de produção.
- Desenvolvimento de novo conceito de equipamento automático para fabrico de cabos de comando para automóveisPublication . EIRAS, EDUARDO FERNANDES DE CAMPOS; Silva, Francisco José Gomes da; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesA indústria automóvel tem como principal caraterística a alta competitividade, acompanhada de alta qualidade. Para que as empresas se mantenham competitivas, elas se concentram cada vez mais na automação de processos para garantir sua sobrevivência. Esta dissertação se baseia em uma lacuna detectada em uma empresa que produz componentes para a indústria automotiva, onde os cabos Bowden fazem parte de sua linha de produtos. Estes fazem parte de inúmeros sistemas de interação com o motorista e os ocupantes, um bom exemplo sendo os sistemas de abertura de portas, que os utilizam para transmitir o movimento da maçaneta para a fechadura da porta. Atualmente, os processos de produção encontrados nesta família de produtos representam uma grande perda para a empresa devido à falta de competitividade, tanto pelo fato de o equipamento estar obsoleto, quanto pela dependência do uso de mão de obra intensiva. Nos cabos Bowden, o subconjunto cabo-terminal está sempre presente e suas operações de preparação são semelhantes entre vários designs e referências. O cabo é fornecido em um carretel, precisa ser cortado e preparado para a injeção de seu primeiro terminal de zamac. O projeto consiste no desenvolvimento de um equipamento automático e flexível, que visa integrar vários processos de fabricação individuais, a fim de melhorar a capacidade de produção, com a redução de operações manuais simples e também facilitando a introdução de novas referências de tipos semelhantes de cabos. As expectativas do projeto foram superadas e o equipamento desenvolvido foi adotado pela empresa como o novo padrão para a primeira injeção de zamac em cabo revestido. Todas as etapas pelas quais passou o desenvolvimento deste projeto são apresentadas nesta dissertação.
- Melhoria dos processos ambientais com a aplicação do lean green numa indústria metalomecânicaPublication . FERNANDES, JOSÉ EDUARDO DE PINHO; Sá, José Carlos Vieira deA realização da presente dissertação efetuou-se numa época difícil e complicada para toda a humanidade, devido à pandemia originada pelo vírus SARS-CoV-2, vulgarmente denominado de Covid-19. A dissertação tem como princípio fundamental a aplicação dos conhecimentos teóricos e académicos desenvolvidos, num contexto industrial e profissional. O objetivo do trabalho é perceber o impacto ambiental que a indústria causa no meio ambiente e minimizar esse impacto através da implementação do conceito Lean, da utilização das suas ferramentas e de uma gestão Green, verificando os ganhos ambientais e o aperfeiçoamento do processo produtivo que a conjugação dessas metodologias originam. Para essa análise é realizado um caso de estudo, numa empresa metalomecânica, com o auxílio do método de investigação Action Research, ao longo de todo o seu desenvolvimento, possibilitando desta forma comparar e quantificar os impactos ambientais, sociais e económicos que a empresa suporta. A revisão da literatura permite identificar o Lean como um método de gestão ou filosofia amplamente estudada e que a sua implementação na indústria origina um aumento da produtividade e da qualidade do produto e/ou processo, através da diminuição de desperdícios e práticas que não geram valor acrescentado. Na realização deste estudo são utilizadas duas ferramentas: Eventos Kaizen e 5S. Contundo, essa diminuição de desperdício muitas das vezes não tem em conta a parte ambiental, colocando assim um possível ganho para a empresa num risco para a Natureza. Dessa análise surge a metodologia Green que tem como objetivo auxiliar na diminuição do desperdício e aumento da capacidade produtiva, sem motivar preocupações para o bem do meio ambiente, melhorando assim o desempenho ambiental de uma indústria. No estudo realizado na ARSOPI, foram diminuídas as quantidades de cartão e plástico em 33% e 23%, respetivamente e foi alcançada uma poupança mensal de 320€ com a diminuição do consumo de resíduos e sucatas. Os resultados obtidos permitem afirmar a existência de uma simbiose entre o Lean Green e a melhoria ambiental de uma indústria metalomecânica.
- Caso de estudo: modelação de processos, melhoria e monitoramentoPublication . MARCHIORI, MATEUS COELHO; Bastos, João Augusto de Sousa; Ávila, Paulo António da SilvaEste estudo envolve o desafio de melhorar a gestão de estoques em uma empresa fabricante de portas. Utilizando as metodologias BPMN e DMAIC do Six Sigma, juntamente com ferramentas de gestão de estoques, o foco reside na melhoria da Excelência Operacional por meio de um estudo de caso centrado no processo de gestão de estoques, incluindo o almoxarifado e seus armazéns e os processos que o englobam, bem como sugestões para o aprimoramento do layout dos estoques. O processo é distríbuido desde a coleta precisa de informações até a aplicação das ferramentas BPMN para mapear o cenário atual (AS-IS) e a definição de um estado desejado futuro (TO-BE) com melhorias identificadas. A validação ocorre junto à empresa, com monitoramento contínuo apoiado por indicadores de desempenho. A metodologia adotada proporciona uma análise profunda e abrangente, identificando oportunidades para melhorias e ajustes ao longo do tempo. A implementação das melhorias propostas incluirá novos fluxos de trabalho TO-BE, além de mecanismos de controle para garantir eficácia e eficiência contínuas. Através desta abordagem, busca-se alcançar uma gestão de estoques mais eficiente, promovendo fluxos de trabalho otimizados e resolução ágil de problemas. Este estudo contribuirá significativamente para o desenvolvimento e a implementação efetiva da metodologia BPMN, culminando em melhorias tangíveis nos processos operacionais da empresa e na sua estrutura física. Em síntese, este trabalho visa aprimorar a gestão de estoques e processos relacionados, com a proposição de melhorias no layout da empresa, indicadores de desempenho apropriados e novos fluxos de trabalho TO-BE. A colaboração entre as metodologias BPMN e DMAIC, juntamente com ferramentas de gestão de estoques, oferece uma abordagem abrangente e sistemática para alcançar a Excelência Operacional.
- Prova de conceito da VDA4994 GTL na cadeia de abastecimento da Leonische PortugalPublication . BERNARDINO, JOÃO PEDRO COSTA; Amaral, António Manuel Pereira da SilvaEsta dissertação apresenta o ensaio de implementação e validação, como prova de conceito, da norma VDA 4994 na cadeia de abastecimento da empresa Leonische Portugal. O estudo foi desenvolvido com o objetivo de avaliar a viabilidade da aplicação desta norma no processo logístico de receção de matéria-prima, com especial enfoque numa análise custo-benefício. A investigação foi motivada pelas dificuldades operacionais enfrentadas pela empresa, nomeadamente os constrangimentos causados pelas flutuações de encomendas que influenciam carga de trabalho nas operações de receção. A norma VDA 4994, pertencente ao sistema Global Transport Label, surge como uma solução para melhorar a rastreabilidade, reduzir tarefas manuais e otimizar os fluxos logísticos. A metodologia adotada foi a investigação-ação, permitindo uma abordagem prática e colaborativa em ambiente real, utilizando um fornecedor piloto representativo da cadeia de abastecimento da LP. Foram recolhidos dados quantitativos e qualitativos, como medições cronometradas e análise financeira detalhada, comparando o processo atual com o processo reformulado após o ensaio da implementação da norma. Os resultados demonstram uma redução de 82% nos custos operacionais e uma diminuição de 59% no tempo de execução das tarefas. A eliminação de etapas como a impressão e aplicação de etiquetas contribuiu significativamente para a simplificação do processo. A norma revelou-se eficaz na melhoria da eficiência e na redução da complexidade operacional. Estes resultados confirmam a viabilidade da aplicação da VDA 4994 na Leonische Portugal, respondendo positivamente à questão de investigação e cumprindo os objetivos definidos. Apesar das limitações técnicas identificadas, foram propostas soluções concretas que poderão ser exploradas em trabalhos futuros, reforçando o potencial da norma como ferramenta estratégica na gestão da cadeia de abastecimento.
- Planeamento da pilotagem marítima: um modelo MILP assistido por previsão e parametrizado por cenáriosPublication . SANTOS, JOÃO SOUSA E; Amaral, António Manuel Pereira da Silva; Carriço, NelsonEsta dissertação propõe e avalia uma abordagem integrada para o planeamento da pilotagem marítima que combina engenharia de dados, previsão de tempos e otimização por programação linear inteira mista (MILP). Trabalhando sobre registos reais de operação portuária — com acesso parcial a variáveis — o estudo normaliza e valida temporalmente as manobras, enriquece-as com informação de maré e constrói métricas operacionais consistentes. Para colmatar lacunas informativas, estimase a duração “a bordo” e da manobra através de modelos preditivos e introduzem-se assunções explícitas testadas em famílias de cenários. O modelo de otimização escalona tarefas requeridas de pilotagem respeitando janelas operacionais, disponibilidade e descanso de pilotos, tempos de deslocação por lancha (derivados de uma topologia geográfica do porto), e a não-sobreposição de recursos e prioridades. O desenho inclui duas dimensões distintivas: (i) síntese de turnos on-duty a partir da procura e (ii) termos de função-objetivo configuráveis para equidade entre pilotos e preferência ambiental. A avaliação compara soluções do MILP com a realização histórica e com uma regra first-come-firstserved (FCFS), usando indicadores como espera, atraso face ao horário desejado, pontualidade, uso de meios externos e equilíbrio de carga de trabalho. Nos cenários testados, a abordagem reduz de forma consistente espera e atraso, aumenta a pontualidade, diminui dependência de recursos externos e melhora a equidade, quantificando os compromissos serviço–custo e o efeito de preferências ambientais. O contributo é duplo: metodológico, ao articular previsão e otimização com geração de turnos e tempos de lancha baseados em topologia; e, simultaneamente, prático ao oferecer um pipeline reexecutável e auditável que transforma dados operacionais em planos de ação. A solução é transferível para outros portos com adaptações mínimas e abre caminho a integrações em tempo real e calibração contínua.