ESTGV - DEMGI - Dissertações de mestrado (após aprovadas pelo júri)
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Browsing ESTGV - DEMGI - Dissertações de mestrado (após aprovadas pelo júri) by Field of Science and Technology (FOS) "Gestão Industrial"
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- Aplicação da realidade mista na aprendizagem em unidades industriais - learning factoryPublication . Nogueira, Pedro Alexandre Loureiro; Silva, José Luís Henriques da; Vaz, Paulo Joaquim AntunesO aparecimento da Indústria 4.0 veio apresentar novos sistemas inteligentes, com capacidade de comunicar, que estão diretamente ligados ao crescimento dentro das empresas. Ao longo da história, a indústria já passou por diferentes revoluções, desde a 1ª Revolução até a atual 4ª Revolução. Com o avanço da tecnologia, tem sido implementada uma abordagem denominada Learning Factory (LF), que relaciona os conceitos de “aprendizagem” e “fábrica” e que surge para revolucionar os processos de aprendizagem nas várias áreas da indústria. O aumento da complexidade de processos dentro das empresas levou ao aparecimento de algumas limitações nas capacidades e competências dos colaboradores, reduzindo assim o seu potencial de trabalho. A transmissão de conhecimento deixou de ser um processo de aprendizagem tradicional para ser uma aprendizagem assistida por tecnologia como E-learning, videoconferência ou aulas virtuais. Ferramentas como Realidade Virtual, Realidade Aumentada ou Realidade Mista são tecnologias largamente desenvolvidas que podem funcionar como ferramentas de apoio nos novos processos de aprendizagem. O objetivo deste trabalho foi o de testar a utilização da Realidade Mista como ferramenta de apoio num setor de uma linha de montagem. Foi desenvolvido, em bancada didática, o processo de montagem de um cilindro pneumático de modelo C95SDB32-25 com recurso aos óculos de realidade mista da Microsoft HoloLens 2. Posteriormente, com a recolha dos dados armazenados pelos smart glasses foi possível desenvolver um relatório com os tempos produtivos e analisar os dados de forma a implementar alterações ao processo de montagem para a obtenção de uma melhoria de resultados. Por último, foi desenvolvida uma aplicação de gestão de stock, para que o operador possa consultar o stock que tem disponível e dar entrada ou saída de peças produzidas.
- Aplicação de um Workflow na Gestão da Manutenção numa Unidade IndustrialPublication . Martins, Sérgio Filipe Duarte; Silva, José Luís Henriques da; Vaz, Paulo Joaquim AntunesO ritmo constante de evolução da indústria e dos processos envolvidos, exige por parte das organizações uma aposta em mecanismos de melhoria de modo a aumentar a satisfação dos clientes e manter a competitividade do mercado. Com a realização desta dissertação pretende-se abordar o processo de digitalização de uma empresa. Para tal, foi necessário estudar alguns temas relevantes para o caso em estudo, sendo estes as metodologias da gestão da produção, a definição de workflow, e ainda as metodologias Lean e a gestão da manutenção. A empresa referente ao caso de estudo é uma oficina. Anteriormente às propostas de melhorias, foi feito um estudo detalhado de todos os processos e assim foi possível detetar alguns desperdícios e lacunas no processo que influenciam negativamente o desempenho geral da oficina. A partir destas lacunas identificadas, foi desenvolvido um projeto que propõe a melhoria de todos os processos. Com o auxílio do departamento de informática foi desenvolvido um software que permite a compilação de todos os processos. Este software é alimentado com a ajuda de todos os intervenientes a partir de tablets individuais, uma vez que só assim é possível o controlo da produção em tempo real. Outros aspetos tidos em conta, foram a eliminação de desperdício a partir das metodologias Lean, e algumas alterações de layout que permitiram obter um processo mais eficiente. Infelizmente não foi possível a implementação total deste projeto, mas nesta dissertação é apresentada a parte que foi possível implementar bem como o desenvolvimento da parte que foi apenas sugerida à administração da empresa. Com este projeto implementado, prevê-se obter toda a informação em tempo real, o que permite um controlo mais rigoroso dos planos de manutenção e também um aumento da qualidade das reparações. Com tudo isto, espera-se uma diminuição dos gastos referentes à manutenção de frota do grupo. Preveem-se também algumas dificuldades na implementação deste projeto, nomeadamente a adaptação dos mecânicos ao mundo tecnológico, visto estarem adaptados a uma diferente cultura.
- Automatização do dimensionamento de separadores ciclónicos e modelação para impressão 3DPublication . Pais, Nuno Henrique da Silva; Fernandes, Alexandre David AibéoCiclones são equipamentos destinados à separação de partículas sólidas em suspensão num fluido. São vastamente utilizados, nos mais diversos ramos da indústria, devido ao seu baixo custo de produção, manutenção e simplicidade. O seu princípio básico de funcionamento decorre do balanço entre as forças gravitacional, de arrasto e de inércia que efetuam a separação das partículas através da formação de um vórtice ciclónico. O interesse no seu estudo foi reforçado nas últimas décadas com a crescente diligência com a emissão de partículas e consequente efeito no meio ambiente. O presente trabalho começa por apresentar uma revisão de alguns modelos de dimensionamento de Ciclones. Esta revisão serve para introduzir os conceitos teóricos necessários ao correto dimensionamento dos separadores ciclónico e correta utilização da aplicação informática desenvolvida. A aplicação, após ser alimentada com as variáveis que descrevem o escoamento bifásico, dimensiona o Ciclone, permite a seriação e consequente comparação dos modelos através de valores de rendimento, perda de carga e números adimensionais. A aplicação admite o dimensionamento por oito modelos de configuração geométrica, o cálculo de rendimento teórico é realizado por dez modelos, e o de perda de carga por dez. São ainda calculados o número de Euler, o número de Reynolds, as razões entre o diâmetro de corte e o diâmetro central do Ciclone, e entre a massa volúmica do fluido pela do material em suspensão. Após a avaliação dos resultados obtidos, pode ser feita a exportação da modelação 3D destes dispositivos, para posterior impressão pelo método de fabricação aditiva e/ou simulação CFD. É, também, disponibilizada a ferramenta que possibilita a criação de Ciclones com as variáveis geométricas livres, i.e., permitindo ao utilizador a possibilidade de as definir, todas, de forma independente. Os resultados de dimensionamento são concordantes com a literatura. A modelação produzida permite a impressão dos modelos.
- Uma Contribuição para a soldabilidade de aços InoxidáveisPublication . Fonseca, Carlos Miguel Pereira da; Trindade, Adelino Mendes CabralNesta tese foram realizadas soldaduras em chapas de aço inoxidável AISI 316 com 6 mm de espessura em configuração de junta topo-a-topo, através do processo Metal Inert Gas (MIG). Este trabalho teve como principal objetivo, fazer uma análise de caráter didático, que permitisse avaliar a qualidade metalúrgica das soldaduras efetuadas e aprofundar conhecimentos úteis nesta área para o percurso profissional. Numa primeira fase, foram selecionados os materiais de adição, recorrendo ao diagrama de Schaeffler com regiões de Bystran. A utilização deste diagrama é de extrema importância, pois permite fazer uma seleção adequada do metal de adição, permitindo prever e evitar problemas metalúrgicos no material fundido. Inicialmente, as soldaduras foram realizadas utilizando como material de adição o fio OK Autrod 308LSi da ESAB com 0,8 mm de diâmetro. Posteriormente, com o objetivo de melhorar as soldaduras obtidas, o metal de adição utilizado foi o fio OK Autrod 347Si com 1,2 mm de diâmetro. Após inspeção visual, as amostras foram polidas e atacadas quimicamente para poderem ser observadas no microscópio ótico. Os reagentes utilizados (Glicerégia e Marble) apenas permitiram revelar a zona fundida da amostra, uma vez que é a única zona da amostra onde está presente ferrite. A microestrutura da zona fundida das amostras estudadas, caracteriza-se por ser uma matriz austenítica com a presença de ferrite δ com morfologia dendrítica. Na sequência da análise micrográfica foram efetuados ensaios de dureza que revelaram que a amostra soldada com o fio OK Autrod 308LSi tem dureza mais elevada na zona termicamente afetada (ZTA) e na zona fundida. As amostras soldadas com o fio OK Autrod 347Si apresentaram menor dureza do que o metal de base na zona termicamente afetada (ZTA) e na zona fundida. Os ensaios de tração permitiram concluir que nenhuma das amostras soldadas com o fio OK Autrod 308LSi são um conjunto soldado válido, uma vez que apresentaram uma resistência à tração menor do que a do metal de base. As amostras soldadas com o fio OK Autrod 347Si, mostraram resistência à tração igual ou superior à do metal de base, sendo por isso consideradas como conjuntos soldados válidos.
- Estudo e aplicação da soldadura laserPublication . Coelho, Gonçalo Pereira Dias; Trindade, Adelino Mendes CabralA soldadura laser é um método de soldadura recente que revela um conjunto de vantagens quando comparado a outros métodos de soldadura convencionais. Consiste na fusão de matérias através da utilização de um feixe de radiação resultando numa ligação soldada. Este estudo é focado na avaliação de uma gama de parâmetros de soldadura e na tentativa de implementação da soldadura pulsada por laser num contexto industrial. O objetivo predominante é o estabelecimento de um modelo compreensivo que auxilie na seleção de parâmetros de soldadura ao estabelecer um guia prático. Isto é conseguido ao avaliar os resultados da variação de uma gama de variáveis individualmente segundo um conjunto definido de critérios, particularmente direcionados à soldadura em modo keyhole. Ao expor a influência de parâmetros individuais e conectando-os, individualmente ou em combinação, à aparência, qualidade, propriedades e a presença de defeitos no cordão de soldadura, este estudo permite o discernimento no que diz respeito à viabilidade e adequabilidade da aplicação desta técnica num contexto industrial, potencialmente auxiliando a identificação de mecanismos de formação de defeitos, conduzindo a seleção de parâmetros e resolução de problemas. Esta tese tem como objetivo central, a avaliação dos efeitos da variação de parâmetros e a modalidade de soldadura por meio de laser nas propriedades das juntas. Este estudo vai revolver, em particular, em torno de parâmetros tais como: a potência de soldadura, altura focal, potência de pico, frequência, potência média e a relação de duração de pulso/período. A avaliação dos resultados será realizada em termos de aparência, qualidade do cordão de soldadura, resistência mecânica, medições de dureza e temperatura. Estes, por sua vez, irão fundamentar a seleção de combinações de parâmetros ideais para a soldadura laser.
- Otimização do rendimento térmico de uma caldeira domésticaPublication . Gouveia, Daniel Gil; Pereira, Carlos Alberto Catorze; Ferreira, Tânia Vanessa de JesusOs equipamentos de combustão de biomassa são caracterizados por baixas eficiências e elevadas emissões de poluentes devido a problemas relacionados com o dimensionamento e condições de operação. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo a otimização do rendimento térmico de uma caldeira a péletes, mais concretamente, estudou-se como a potência de utilização e o excesso de ar influenciam o desempenho e as emissões da caldeira aquando da combustão. Inicialmente, efetuou-se a caracterização física e química dos péletes, a fim de avaliar as suas propriedades. De modo a ser possível a realização dos ensaios de queima foi necessário proceder à modificação e calibração da instalação experimental. À instalação existente, foram adicionados uma válvula termostática, uma válvula reguladora de pressão, um controlador ESP32 e três termopares do tipo K, com a finalidade das condições de funcionamento da instalação laboratorial serem as mais idênticas possíveis com o funcionamento de uma instalação real. Avaliou-se o desempenho da caldeira com diferentes excessos de ar, em duas potências de operação distintas: potência 3 e 5. O rendimento térmico da caldeira foi determinado pelo método direto e avaliado durante o regime permanente. Apenas se mediram as concentrações molares dos gases de exaustão (O2, CO, CO2 e NOx) no regime permanente. O aumento do caudal mássico de péletes resultou num aumento do rendimento térmico da caldeira e na diminuição das emissões de CO. Contudo, a diminuição do excesso de ar, para a potência menor em estudo levou a um aumento do rendimento térmico e a uma diminuição significativa das emissões de monóxido de carbono. As emissões de NOx foram constantes independentemente do caudal mássico de péletes e do excesso de ar utilizado, verificando-se que estas emissões são apenas dependentes do conteúdo de azoto do combustível. Concluiu-se que, o excesso de ar pré-definido pelo fabricante não conduz a uma melhor eficiência térmica da caldeira, uma vez que, os ensaios de combustão demonstram que para se otimizar o rendimento térmico, a potência do exaustor deverá ser regulada para os 56 e 30 % para uma potência de operação 5 e 3, respetivamente.
- Produção e Caracterização de Compósitos de Matriz Polimérica Reforçados com Fibras NaturaisPublication . Carvalho, Adalgisa Conceição Andrade de; Romão, Cristina Maria Nogueira; Oliveira, Serafim Paulo Melo deCom a crescente preocupação ambiental, a indústria dos materiais compósitos tem vindo a substituir as tradicionais fibras de vidro por fibras naturais de origem vegetal, pois estas podem ser encontradas com abundância na natureza, são biodegradáveis, amigas do ambiente, não são tóxicas e são de baixo custo. Apresentam ainda boas propriedades mecânicas, boas propriedades de isolamento térmico e acústico e baixo peso. Apesar das vantagens supramencionadas, as fibras vegetais também apresentam algumas limitações, como por exemplo: baixa resistência à temperatura e fraca adesão com as matrizes poliméricas sintéticas, principalmente com as termoplásticas, por serem hidrofílicas. A adesão entre as duas fases tem vindo a ser melhorada submetendo as fibras vegetais a tratamentos físicos e/ou químicos. No presente trabalho produziram-se e caracterizaram-se compósitos laminados de matriz de epóxido reforçada com fibras da casca de eucalipto. A casca de eucalipto é considerada como um subproduto de baixo valor económico, ou seja, um resíduo. Este facto e o de não serem encontrados trabalhos de investigação com fibras extraídas da casca de eucalipto, nomeadamente como reforço de compósitos, constituíram a principal motivação para a seleção deste material para o desenvolvimento deste trabalho. Utilizou-se a casca de eucalipto da espécie E. globulus, que é a espécie predominante em Portugal. A resina utilizada é a Surf Clear EVO, uma resina considerada de última geração, desenvolvida com recurso a novas formulações mais ecológicas, ou seja, um material mais amigo do ambiente, pois contém na sua composição 40 % de “Carbono Verde”, proveniente de biomassa. De acordo com a sua ficha técnica é compatível com fibras naturais. Foram produzidas e utilizadas fibras de pequenas dimensões, 40 mm, distribuídas de forma aleatória numa “espécie de manta”. Os compósitos laminados foram produzidos por moldação manual seguido de compressão em molde fechado. Foram também fabricadas placas reforçadas com fibras de sisal, de linho e de vidro, de forma a ter um resultado comparativo. As fibras da casca de eucalipto foram primeiramente extraídas, utilizando o método de maceração, ou seja, as cascas de eucalipto foram deixadas na água à uma temperatura ambiente durante uma semana, em seguida, foram higienizadas com água de forma a eliminar impurezas superficiais. Com as cascas higienizadas, as mesmas foram “batidas” com um martelo, para facilitar o processo da extração das fibras, em seguida as fibras extraídas foram secas de forma natural. Um lote de fibras foi submetido ao tratamento de mercerização numa solução aquosa de hidróxido de sódio com concentração de 30%. As fibras da casca de eucalipto maceradas foram caracterizadas fisicamente, tendo-se determinado as suas dimensões e a densidade, concluindose que possuem uma densidade inferior à da maioria das fibras vegetais. Todos os compósitos produzidos foram estudados microscopicamente e sujeitos a ensaios de tração, constatando que, de entre todos, os compósitos reforçados com fibras da casca de eucalipto, macerada e mercerizada, são os que apresentam menor resistência à tração, 30 e 27 MPa respetivamente, sendo inferior à resistência à tração da matriz sem reforço. Por outro lado, o valor do módulo de elasticidade dos compósitos reforçados com essas fibras é superior ao valor encontrado para a resina individualmente. Em termos de aderência não se observou arrancamento das fibras extraídas da casca de eucalipto. Os compósitos reforçados com fibra de vidro são os que apresentam uma resistência à tração mais elevada, 94 MPa, apesar de não apresentarem um valor de módulo de elasticidade superior aos compósitos reforçados com fibras naturais (linho e sisal). O compósito reforçado com fibra de sisal apresenta um módulo de elasticidade dentro do indicado na bibliografia, 5,7 GPa.
- Rumo à sustentabilidade ambiental: uma revisão da literatura dos benefícios da utilização de fornos solaresPublication . Guerra, Emanuel Esteves; Vaz, Paulo Joaquim Antunes; Ferreira, Hugo Heitor Moreira EnesA sustentabilidade é a possibilidade de satisfazer as necessidades dos dias de hoje não comprometendo as necessidades das gerações futuras. Assim sendo o uso racional da energia tem sido amplamente discutido nas mais variadas conferencias mundiais. No entanto são inúmeros os estudos sobre o aproveitamento da energia solar. Os fornos solares surgem como um equipamento em que a energia necessária ao seu bom funcionamento é apenas a radiação emitida pelo sol. Atualmente, existem várias configurações de fornos solares com o objetivo de otimizar a confeção de alimentos. Para este estudo foi realizada uma classificação em dois tipos principais de fornos solares, o tipo direto e o indireto. Os fornos solares do tipo direto utilizam a radiação solar diretamente do sol para o utensílio de cozinha, sendo a sua principal vantagem o custo de produção, pois não é necessário recorrer a materiais dispendiosos. A principal desvantagem é que o forno solar só consegue estar em funcionamento quando existe a presença de sol. No caso do forno solar do tipo indireto, a principal vantagem é a possibilidade de cozinhar em períodos que não tenham radiação solar, pois tem mecanismos de armazenamento e energia, mas para que isto aconteça, é necessário um investimento maior, ou seja, o custo dos meios é muito superior aos fornos solares do tipo direto. Este estudo tem como objetivos, conhecer várias formas e conceitos utilizados na construção de fornos solares e posterior construção de um dos fornos mais comuns e mais estudados com vista a testar o seu comportamento técnico e a estudas a viabilidade da sua utilização em Portugal.
- Sistema de alerta para prevenção de acidentes com máquinas agrícolas (Tratores)Publication . Persson, Pedro Correa; Contente, Olga Maria Sousa; Albuquerque, Daniel FilipeOs acidentes envolvendo tombamento de veículos agrícolas, em especial os tratores e moto 4, são muito comuns e apresentam alto índice de fatalidade devido às características destes veículos e do seu ambiente de utilização. O objetivo principal desta dissertação consiste na criação de um sistema de alerta ao condutor, com base num modelo de estabilidade dinâmica do veículo (a escolher e validar). Para tal, foram estudados diversos modelos matemáticos de estabilidade e métodos para a obtenção das variáveis necessárias (centro de gravidade, momentos de inércia e ângulos críticos) para criação do modelo do veículo. Para a determinação do índice de estabilidade, que é um valor adimensional para caracterizar se o veículo está estável ou em não, é necessário conhecer em tempo real as acelerações lineares e as velocidades angulares do veículo. Nesse sentido, foi criado um sistema de monitorização e aquisição de dados utilizando uma unidade de medição inercial (IMU) e um programa em linguagem Python com uma interface gráfica do utilizador (GUI). De modo a obter um ambiente controlado, os ensaios foram inicialmente realizados com um veículo à escala. Os algoritmos de estabilidade e o sistema de monitorização e aquisição de dados foram validados, utilizando o veículo à escala, num plano inclinado ajustável onde um obstáculo simula um evento de instabilidade dinâmica. Os resultados obtidos demonstram que o sistema implementado consegue prever a iminência do tombamento.