ISEP - DM – Engenharia Mecânica
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Recent Submissions
- 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.
- Estudo comparativo de uma solução com CO2 transcrítico VS um chiller a NH3 para um sistema de refrigeração comercialPublication . SOUSA, ANA CARLOTA BARBOSA MARQUES; Ribeiro, Leonardo José da SilvaA proteção ambiental tem sido uma preocupação crescente na população mundial já há alguns anos dado o impacto cada vez mais relevante das alterações climáticas causado pelo aquecimento global e emissões de gases de efeito de estufa. Essas preocupações resultaram em restrições legislativas que limitam o uso de gases fluorados com efeito de estufa, pressionando o setor industrial e comercial como supermercados e hipermercados a aderir a alternativas mais viáveis não só do ponto de vista económico, mas também do ponto de vista ambiental. A alternativa passa pelo uso de fluidos frigorigéneos naturais, como por exemplo o amoníaco, dióxido de carbono e água, e cada um destes, naturalmente, apresenta as suas próprias características, vantagens e desvantagens que os caracterizam. Portanto, é crucial entender qual fluido é mais adequado para instalações frigoríficas comerciais, considerando as opções disponíveis no mercado. Além disso, é importante determinar quais os sistemas frigoríficos que utilizam fluidos naturais são os mais apropriados para projetos específicos. O presente trabalho tem como principal objetivo caracterizar os sistemas a dióxido de carbono transcrítico, bem como o sistema a amoníaco com distribuição de água glicolada, analisando qual deles é mais adequado através do estudo de um caso prático. Para isso, foi realizada uma descrição pormenorizada dos fluidos frigorigéneos em estudo, salientando as suas características, bem como os tipos de sistemas onde são utilizados e uma descrição dos componentes desses sistemas. Com essa análise, será possível escolher o melhor sistema para este caso de estudo, e para isso foram utilizados indicadores de desempenho (KPI), para comparar e analisar os dois sistemas, permitindo identificar, no final, qual o mais eficiente.
- Estudo experimental do impacto da ventilação mecânica controlada e natural na QAIPublication . Soares, Inês Filipa Nogueira; Castro, Olga dos Remédios SobralA qualidade do ar interior é crucial para garantir o conforto, saúde e bem-estar dos ocupantes de edifícios, especialmente em espaços onde a sua predominância é significativa. A concentração de poluentes no ar interior pode causar impactos diretos na saúde dos ocupantes, como problemas respiratórios, fadiga e dores de cabeça, além de a longo prazo, contribuir para o aparecimento de doenças graves devido à exposição contínua destes poluentes. Esses efeitos são amplificados em ambientes com ventilação inadequada, que dificultam a renovação do ar, aumentando a concentração de poluentes, como o dióxido de carbono, partículas em suspensão, compostos orgânicos voláteis e monóxido de carbono, prejudicando a saúde e produtividade dos ocupantes. Este estudo propõem uma análise comparativa de duas ventilações, natural e mecânica controlada, com o objetivo de avaliar a sua necessidade e eficácia na manutenção da qualidade do ar interior. De forma a cumprir o seu propósito foram realizadas medições de dióxido de carbono, partículas em suspensão, monóxido de carbono, compostos orgânicos voláteis, temperatura e humidade relativa. A metodologia incluiu a utilização de equipamentos de leitura direta para a monitorização desses parâmetros, comparando cenários sem ventilação, com a ventilação natural e com ventilação mecânica controlada. Os resultados demonstram que a ausência de ventilação leva à acumulação dos poluentes no ar, com níveis de dióxido de carbono a atingir valores críticos, próximos dos limiares de proteção, 1656 ppm, com um valor máximo de 1221±50 ppm na segunda campanha, evidenciando a necessidade de renovação do ar para evitar a deterioração da qualidade do ar interior. A ventilação natural, embora possa proporcionar uma rápida renovação do ar, com uma taxa de variação de CO2 de -7,11 ppm/min, apresenta desvantagens, uma vez que está suscetível a variações nas condições climáticas e dependente da qualidade do ar exterior, verificando-se um aumento dos níveis de PM2.5 para um valor máximo de 36±1 μg/m3. Em contrapartida, os sistemas de ventilação mecânica controlada garantem a renovação constante do ar com uma taxa de variação de CO2 igual -4,05 ppm/min, embora possam, em alguns cenários, não garantir a rápida renovação do ar em comparação à ventilação natural. A ventilação natural mostrou-se eficaz na renovação do ar e na manutenção dos níveis saudáveis da QAI, bem como a opção mais viável economicamente devido à ausência de custos operacionais, tornando-se a melhor solução para o caso em estudo.
- 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.
- Simulação de um escoamento no interior de um ventilador centrífugo e respetiva validaçãoPublication . Urbano, Gustavo de Oliveira; Costa, José Carlos Pereira Lopes daCom o desenvolvimento do poder de computação, o processamento, cálculo e resolução de problemas é cada vez mais fácil, rápido e eficaz, sendo nos dias de hoje possível resolver e modelar problemas que antigamente não seriam possíveis. Conjugando este ramo com o ramo da engenharia de Mecânica de Fluidos, uma nova área da engenharia foi criada: a Mecânica de Fluidos Computacional. Este estudo teve como objetivo contribuir para a validação de um software de simulação de Mecânica de Fluídos Computacional, a ferramenta Flow Simulation do SolidWorks, na modelação de turbo-máquinas. A validação desta ferramenta foi realizada através da comparação entre os resultados de simulação e resultados experimentais obtidos através de uma montagem laboratorial de um ventilador existente no Laboratório de Máquinas de Fluxo do Instituto Superior de Engenharia do Porto. De forma a obter uma análise o mais correta possível, foi elaborado um procedimento para obtenção dos resultados experimentais. Depois, foi também demonstrada e definida toda a metodologia e implementação de simulações a serem realizadas no software Flow Simulation. Por fim, foram comparados os resultados experimentais com os obtidos por simulação numérica, podendo-se concluir que esta segunda se revela ser bastante fidedigna, sendo que os resultados simulados apresentam bastante proximidade com os resultados obtidos pelo procedimento experimental.
- Estudo da viabilidade do transporte autónomo na MisturaçãoPublication . Rodrigues, Luís Pedro Rocha; Almeida, António Henrique Mendes deO presente projeto de dissertação tem como principal objetivo estudar a viabilidade da implementação de veículos autónomos guiados (AGV) no departamento de misturação de uma empresa de produção de pneus, a Continental Mabor S.A., com o intuito de reduzir a dependência da mão de obra e otimizar os processos logísticos internos. O trabalho foca-se na avaliação dos impactos da introdução dos AGV no desempenho operacional, considerando indicadores como a taxa de ocupação dos transportadores e misturadores. É apresentada uma metodologia de abordagem ao problema, onde inicialmente, se identificaram os principais problemas, como a sobrecarga dos transportadores e a falta de padronização nos fluxos de trabalho. Posteriormente, foi feito um estudo detalhado das tarefas realizadas pelos transportadores e uma análise multimomento, que identificou as áreas onde os AGV poderiam ser mais eficazes. Os dados recolhidos no processo foram utilizados para a criação de um modelo de simulação em FlexSim, que representa o estado atual do processo de transportes, e que serviu de base para a criação do modelo com introdução de AGV. Após a análise de resultados dos diferentes cenários, a simulação revela que a introdução dos AGV garante uma maior eficiência global, melhoria nas condições de segurança dos operadores e também melhor padronização dos fluxos de transporte, contudo implica a introdução de um maior número de equipamentos e a restruturação do layout da misturação.
- Otimização de componentes mecânicos produzidos por fabrico aditivo para contacto alimentarPublication . Reis, Mário Davide Ferreira Lourenço; Silva, Francisco José Gomes daO fabrico aditivo tem vindo a ser cada vez mais implementado na indústria, independentemente do setor desta. O tempo de produção reduzido para componentes, de pequeno a medio porte, é um dos fatores que mais influencia nesta aplicação, assim como, a sua capacidade de produção de componentes com geometrias complexas. Esta dissertação foi devolvida no âmbito de um estágio na empresa LaniRobotics e teve como principal objetivo o fabrico de componentes mecânicos por manufatura aditiva para utilização na indústria alimentar. O objetivo surgiu devido a uma limitação da tecnologia FDM. Esta tecnologia produz as suas peças camada-a-camada deixando na sua interface pequenas fissuras onde se podem alojar colónias de bactérias e/ou fungos. Foram fabricados provetes em PETG por FDM com diferentes alturas de camada e preenchimento (infill). Alguns provetes também foram revestidos com uma resina de epóxido isenta bisfenol A. A partir de uma inspeção visual foi possível constatar que os provetes não apresentavam defeitos superficiais notáveis como, por exemplo fissuras e descoesão entre camadas, após a sua produção. Através do mesmo tipo de inspeção, foi possível observar, no caso dos provetes revestidos com epóxido, a existência de uma boa adesão deste revestimento à superfície do provete. Os provetes foram submetidos a um ensaio microbiano, de forma a poder analisar qual seria o melhor tipo superfície, com ou sem revestimento para a utilização na indústria alimentar. Através da análise dos resultados obtidos do ensaio, foi possível perceber que a solução estaria na utilização de uma camada baixa e que a utilização de revestimento melhora significativamente a qualidade superficial.
- Desenvolvimento e validação de estratégias de reparação de materiais compósitos avançadosPublication . Pereira, Carlos Guilherme Moreira; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesA procura pela utilização de materiais compósitos na indústria aeroespacial tem aumentado significativamente ao longo dos últimos anos devido ao bom compromisso entre propriedades mecânicas e massa, que estes materiais permitem obter. No entanto, devido às condições de utilização cada vez mais exigentes, as estruturas em materiais compósitas são sujeitas a danos que comprometem a sua capacidade estrutural. A reparação eficaz destas estruturas torna-se assim uma técnica necessária para o reaproveitamento dos materiais, de forma a evitar custos elevados de produção e a procurar a sustentabilidade do meio ambiente. Este estudo tem como objetivo investigar a capacidade de restituição de métodos de reparação para materiais compósitos de alto desempenho, como é o caso dos pré-impregnados de fibra de carbono com matriz epóxida, após o aparecimento e respetiva identificação de fissuras superficiais. Foram escolhidas duas técnicas distintas de reparação por ligação adesiva, nomeadamente preenchimento da fissura com resina e substituição das peles danificadas em formato de escalonado. Foram realizados ensaios de tração e flexão a 3 pontos para ambas, com o intuito de avaliar o seu comportamento através de curvas força-deslocamento, tensões presentes na ligação adesiva dos provetes, carga máxima, energia de rotura e modos de rotura. Relativamente à análise numérica, as mesmas geometrias ensaiadas experimentalmente foram replicadas com recurso ao Método de Elementos Finitos, e mais especificamente a modelos de dano coesivo e ao critério de cedência de Tsai-Wu, e analisadas nas mesmas condições, de forma a verificar a capacidade de simulação da rotura de materiais compósitos e adesivos presentes na reparação. Os resultados numéricos apresentaram boa concordância com os resultados experimentais e foi possível prever o comportamento linear e não-linear das estruturas com boa precisão, assim como validar a técnica utilizada para a previsão adequada do comportamento dos adesivos utilizados aquando da sua propagação de dano. No geral, esta análise permitiu verificar que o método de reparação por substituição das peles danificadas em formato de escalonado permite restituir cerca de 90 % da integridade estrutural do componente reparado, à tração e à flexão, enquanto o método de reparação por preenchimento da fissura com uma mistura de resina indicou uma discrepância elevada com as propriedades mecânicas da estrutura original.
- 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.
- Projeto de equipamento para montagem automática de componentes para a indústria automóvelPublication . Veiga, Nuno Filipe Moreira; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesNos dias de hoje a Indústria automóvel exige níveis elevados de qualidade no produto, produtividade e capacidade de melhoria contínua, que só as organizações que adotarem as melhores práticas conseguem alcançar. A Indústria automóvel é um dos setores que mais tem desenvolvido nos últimos anos, aumentando assim a produtividade e como consequência a mão-de-obra. O custo será sempre para uma empresa a palavra chave, para a tomada de grandes decisões. O presente trabalho tem como objetivo projetar um equipamento para a montagem automática de componentes para a indústria automóvel, sendo o processo atual feito de forma parcialmente manual. Estes são os principais eixos em torno dos quais o presente trabalho é construído: • Estudo ao atual processo de fabrico e elaboração de um esboço de um projeto; • Desenvolvimento do projeto desde a elaboração de desenhos em 3D e 2D, em conformidade com o cumprimento da diretiva de máquinas e normas de segurança; • Elaborar manuais de operação e manutenção do equipamento para a sua devida utilização; • Orçamentar o equipamento.