ESTGV - DEMGI - Dissertações de mestrado (após aprovadas pelo júri)
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- O value Stream Mapping no âmbito do Lean Manufacturing e da Melhoria Continua na última décadaPublication . Clemente, Magda Isabel Pereira dos Santos; Neves, Ângela Sofia LealA presente dissertação através da revisão da literatura pretendeu consolidar informação acerca da implementação da ferramenta Value Stream Mapping de modo a validar a sua importância no contexto do Lean e da Melhoria Contínua e promover a sua divulgação junto da comunidade académica, dos engenheiros, gestores e outros usuários. Este trabalho baseou-se na análise detalhada de 87 artigos de revisão da literatura, teóricos e de estudo de caso retirados da base de dados B-on. A versatilidade e abrangência do Value Stream Mapping fazem com que seja uma ferramenta essencial na implementação do Lean Manufacturing e da Melhoria Contínua, na busca incessante pela competitividade no mercado global. Concluiu-se que a implementação da ferramenta Value Stream Mapping torna possível a otimização geral de todos os processos ao longo da cadeia de valor, identificando o que acrescenta valor, o que não acrescenta valor, mas é necessário ao processo e o que não acrescenta valor e nem é necessário ao processo, deve ser eliminado. O ponto de partida será um mapa bem elaborado em todos os sentidos, visualmente e com dados fidedignos, simulando as alterações propostas para se conseguir a melhor proposta de melhoria, se necessário e de preferência recorrendo às novas tecnologias. O envolvimento de todos os intervenientes no processo considerou-se ser de suma importância. O tempo necessário, os recursos humanos envolvidos no processo e a falta de pessoas especializadas na implementação do Value Stream Mapping foram apresentados como desvantagem. De salientar que as desvantagens relatadas também foram contrapostas com a obtenção de resultados que rapidamente as sobrepuseram. O Value Stream Mapping deverá ser o primeiro passo para se implementarem as demais ferramentas e metodologias associadas ao Lean e à Melhoria Contínua, de acordo com o processo a melhorar. Em relação aos objetivos do presente trabalho foi possível recolher informação relativa às barreiras e fatores críticos de sucesso, aos resultados da implementação na manufatura, à integração com outras ferramentas e metodologias Lean e de Melhoria Contínua e também ao uso de novas tecnologias e softwares. A consolidação da informação proposta foi conseguida e espera-se desta forma contribuir para a validação e divulgação do Value Stream Mapping como uma ferramenta Lean e de Melhoria Contínua fundamental na conquista da competitividade.
- Estudo de Aproveitamento de Resíduos do Processo de Fabricação de Pás Eólicas Aplicadas ao BetãoPublication . Lima, Tiago Pinto; Oliveira, Serafim Paulo Melo de; Oliveira, António Manuel Figueiredo Freitas deAtualmente existe uma tendência de mercado que conduz a um apelo, dentro das organizações, para a utilização de conceitos sustentáveis, equilibrando a aplicação do conceito com a redução da despesa financeira para destino de subprodutos e ainda, se houver a possibilidade, gerar riqueza a partir desses. Pretendeu-se dar contribuições para a área de estudo do uso do betão experimental com a incorporação de pó de polímero/vidro como resíduo, em substituição ao agregado fino (Areia 1) com o objetivo de analisar os efeitos da adição de pó rico em fibra de vidro impregnado com resina curada (subproduto) a uma formulação de betão, e, deste modo, aferir a viabilidade do aproveitamento desse pó. O pó de polímero/vidro obtido neste estudo, é resultado do processo de maquinação de root de pás eólicas pela empresa Siemens Gamesa Renewable Energy, localizada em Oliveira de Frades, após o processo de maquinação. A metodologia adotada para este trabalho foram ensaios no betão em estado fresco e endurecido, com a incorporação do pó de polímero/vidro no betão com taxas de 20%, 50% e 100%, e realizando-se uma análise comparativa entre o betão convencional e o betão com a incorporação destes resíduos. O pó de polímero/vidro utilizado neste estudo pode ter a sua utilização viabilizada, porém obriga a mais estudos e ensaios. A premissa inicial deste estudo tratava-se de verificar o comportamento da resistência do betão experimental, uma vez que, com a substituição de um inerte pelo pó de polímero/vidro já era sabido que a tendência seria de redução. Hipótese que foi confirmada, uma vez que o aumento das taxas de incorporação, a níveis de BT-Pó 20%, BT-Pó 50% e BT-Pó 100% demonstraram que a resistência do betão foi inferior ao convencional. Neste estudo, foi realizado outros ensaios além dos de resistência. Verificou-se o comportamento do betão no estado fresco, com a realização de ensaios para analise de absorção por capilaridade e imersão e, também o ensaio de abaixamento das amassaduras nas proporções supra citadas. Constata-se que a incorporação de resíduos no betão conduz a uma perda de trabalhabilidade quando comparado com o betão convencional, e quanto maior a taxa de incorporação do resíduo menor a trabalhabilidade, demonstrando que a eficácia desta prática, depende da seleção cuidadosa de resíduos e das quantidades corretas adicionadas à mistura.
- Simbiose Industrial em Empresas na Região Dão-Lafões: um estudo exploratórioPublication . Pais, Rui Filipe Loureiro; Lopes, Maria Odete MonteiroNas últimas décadas, o aumento da temperatura global está ligado às emissões de gases de efeito de estufa, especialmente CO2, impulsionado pela industrialização e mudanças de consumo. O Acordo de Paris, assinado por mais de 180 países, reconhece a urgência de mitigar essas emissões sem comprometer o desenvolvimento económico. A Simbiose Industrial (SI) , conceito originado a partir da Ecologia Industrial, propõe um sistema colaborativo entre empresas para a reutilização de subprodutos e recursos. No contexto de combater as alterações climáticas, a SI está fortemente ligada à sustentabilidade e desenvolvimento sustentável e é considerada uma estratégia importante na transição para a Economia Circular. Esta dissertação baseia-se numa abordagem de estudo de caso, com entrevistas presenciais realizadas a representantes de empresas industriais da região Dão-Lafões. O problema que deu origem a esta investigação parte do princípio de que nenhum processo industrial é 100% eficiente, gerando sempre resíduos. O objetivo central é verificar se existe reaproveitamento de materiais entre empresas na região, num modelo de SI que reduza a produção de resíduos e traga benefícios operacionais, ambientais e sociais. Além disso, a pesquisa procura identificar se há práticas de SI, compreender as motivações ou barreiras à sua implementação e os benefícios resultantes. Das 21 empresas contactadas para o estudo, foi possível realizar entrevistas presenciais com 5 destas e foram feitas perguntas indicadas num guião de entrevista semiestruturado. De forma geral, as empresas entrevistas demonstraram pouco conhecimento ou envolvimento direto com práticas de SI. A maioria não está familiarizada com o conceito, e os exemplos apresentados de possíveis práticas de SI não atendem aos critérios necessários, uma vez que não envolvem trocas físicas de recursos ou são unilaterais, beneficiando apenas uma das partes. Quanto a motivações para a sua adoção, as empresas indicaram preocupações ambientais. Relativamente às barreiras, foram apontadas diversas dificuldades, como a falta de legislação adequada, os elevados custos de materiais reciclados em comparação com matéria prima, e uma cultura empresarial que tende ao individualismo e falta de cooperação entre empresas. Também foram mencionadas barreiras relacionadas com a confiança entre empresas e à partilha de dados e processos, o que dificulta a criação de redes de Simbiose Industrial. Por fim, não foi possível identificar benefícios concretos que tenham sido alcançados, uma vez que nenhuma das empresas pratica verdadeiramente a SI.
- Extração e caracterização de novas fibras naturaisPublication . Nicolau, Joana Filipa Dias; Romão, Cristina Maria Nogueira; Oliveira, Serafim Paulo de Melo deCom o crescente foco em fontes sustentáveis e o interesse cada vez maior em utilizar subprodutos de processos industriais, despertou-se um interesse significativo na caracterização física, química e mecânica das fibras naturais, neste caso específico provenientes da casca da espécie Eucalyptus Globulus. O propósito primordial desta dissertação consistiu em analisar as diferencias causadas pelos diversos tratamentos químicos nas propriedades mecânicas das fibras, visando determinar o mais adequado para aplicações específicas. Para atingir tal desígnio, as fibras foram submetidas a um processo de maceração, seguido de três distintos tratamentos de mercerização. Posteriormente, foram conduzidos uma série de ensaios, tais como Microscopia Eletrónica de Varrimento (MEV), Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR) e Ensaios de Tração, com o intuito de analisar e compreender os efeitos desses tratamentos sobre as características das fibras. Os resultados destacam que diferentes concentrações de NaOH afetam a constituição e morfologia das fibras, resultando na redução de impurezas. A análise das fibras tratadas revelou ainda variações na estrutura e composição química, refletindo a complexidade da mercerização. Observou-se uma tendência geral de diminuição das impurezas e melhoria na qualidade das fibras. Em termos de comportamento mecânico, o tratamento com 30% de NaOH, sem lavagem com solução de ácido acético, mostrou maior resistência à tração e o módulo de elasticidade reduziu após os tratamentos de mercerização. Estes achados contribuem para o conhecimento sobre os efeitos da mercerização em fibras naturais e têm potencial aplicação no desenvolvimento de materiais mais limpos e de alta qualidade. Este estudo não apenas procura preencher lacunas no conhecimento científico sobre o comportamento das fibras de casca de eucalipto após tratamentos químicos, mas também pretende contribuir para o desenvolvimento de alternativas sustentáveis e eficazes na utilização desses materiais. Ao investigar a resposta das fibras aos diferentes tratamentos, espera-se fornecer informações valiosas para a otimização de processos industriais e a criação de produtos de alta qualidade, promovendo, assim, a sustentabilidade e a inovação na indústria de materiais.
- 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.
- Implementação de ferramentas de controlo estatístico e melhoria de processo em Indústria AlimentarPublication . Fernandes, Paulo Manuel Martins; Lopes, Maria Odete MonteiroNum momento em que a escassez alimentar se torna uma realidade cada vez mais evidente, obrigando mesmo ao recurso à exploração de novas fontes proteicas para colmatar esta lacuna, reveste-se de suma importância a otimização dos recursos alimentares disponíveis para transformação e consumo, combatendo todo e qualquer tipo de desperdício. Nesse sentido, neste trabalho identificou-se o sobrepeso no embalamento de produtos alimentares unitários em linhas de produção industrial, significativamente acima do peso nominal referido. Para além do desperdício alimentar associado, existe uma evidente perda financeira inerente a este processo, a qual se estima nas dezenas de milhares de euros anuais. Teve-se como objetivo aproximar o peso real de cada unitário daquilo que é o peso nominal do produto e, com isso, promover uma redução do desperdício e uma melhoria da capacidade de produção da indústria em questão. Resultado de uma apurada recolha e tratamento de dados ao longo de vários meses, foi possível verificar a existência de um sobrepeso médio de cerca de 10%, relativamente ao peso nominal do produto. Ao mesmo tempo verificou se a existência de uma amplitude de valores demasiado alargada, o que potenciava as perdas e um baixo índice de capacidade do processo. Com o intuito de reverter esta tendência predefiniu-se a parametrização da maquinaria industrial – até aqui parametrizada de forma arbitrária, diariamente, pelos operadores – e realizaram-se pesagens regulares ao longo do processo produtivo, promovendo dessa forma um efetivo controlo de pesos. Tendo o fator humano um impacto direto naquilo que são as cadeias de produção do setor alimentar nacional, dinamizaram-se ainda ações de formação e sensibilização junto dos operadores. Desta forma, foi possível aumentar o índice de capacidade do processo e aproximar o peso real dos produtos unitários daquilo que é o peso nominal referido na rotulagem e, assim, combater o desperdício alimentar, aumentando ao mesmo tempo a rentabilidade dos recursos materiais e financeiros da empresa.
- 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.
- Desidratação de produtos e subprodutos agrícolas para evitar desperdícioPublication . Castro, Alberto Daniel Cerejeira e; Pereira, Carlos Alberto Catorze; Lopes, Sérgio Miguel GomesO desperdício alimentar é uma das maiores preocupações mundiais. A procura de soluções sustentáveis tem vindo a aumentar nos últimos anos e a desidratação de produtos alimentares com recurso a energia solar parece der ser uma das opções mais atrativas. No presente trabalho foram efetuados diversos ensaios de secagem em diversos produtos em condições laboratoriais e em condições reais. Em laboratório foram realizados ensaios em câmara climática com dois produtos agro alimentares, nomeadamente mirtilos e framboesas, e com diferentes valores de temperatura (40, 50, 60ºC) e com uma humidade relativa do ar de 10%. O objetivo principal destes ensaios foi encontrar as condições de secagem ideais. Para tal, foram realizadas análises químicas aos produtos, antes e após a sua secagem, para comparar a perda de propriedades durante o processo. Destes ensaios retirou-se a conclusão de que os ensaios a 40ºC e 10% HR produziam os melhores resultados em termos do teor de humidade alcançado e da qualidade do produto final seco. Em condições reais realizaram-se ensaios num secador solar indireto e híbrido, da empresa Chatron, com vários produtos agro-alimentares, tendo sido analisados apenas os ensaios com couve-galega e bagaço de maçã. O objetivo principal destes ensaios foi determinar a contribuição da energia solar para o processo de secagem. Para tal, foi desenvolvido um balanço de energia ao secador que teve em conta os fluxos de energia do ar que entra e que sai, da água transferida do produto para o ar, a energia elétrica e as perdas térmicas. Estes ensaios revelaram que o balanço aplicado não é adequado ao período inicial transiente do processo, mas dá bons resultados no restante que corresponde à maior parte do tempo e energia envolvida. Sem considerar o regime transiente, concluiu-se que a contribuição da energia solar para o processo de secagem foi de 10,5%, no caso do ensaio realizado em condições de inverno, e de 27,2%, para o caso do ensaio realizado em condições de verão.
- 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.