EN - TMI - Teses de Mestrado Integrado
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Browsing EN - TMI - Teses de Mestrado Integrado by Field of Science and Technology (FOS) "Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica"
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- Avaliação de falha em sistemas de refrigeraçãoPublication . Baptista, Daniel Santos; Santos, Miguel CaviqueUma das primeiras aplicações da Teoria de Dempster-Shafer - DempsterShafer Theory (DST) como método de abdução de sintomas aplicado a falhas em sistemas de refrigeração é apresentada nesta dissertação. A metodologia proporciona uma estrutura de desenvolvimento de novos métodos de Deteção e Diagnóstico de Falhas - Fault Detection and Diagnosis (FDD) apoiados pela DST. O estudo de um sistema de refrigeração, como sistema complexo, permite a aplicação de um algoritmo de FDD. A deteção antecipada de condições de falha é usada em manutenção preventiva. A Análise de Modos de Falha e Efeitos - Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) permite discriminar e priorizar possíveis modos de falha de modo a selecionar falhas adequadas à FDD. Os Conjuntos Difusos - Fuzzy Sets (FS) definem funções de pertença que melhor caracterizam o estado de um parâmetro face a uma avaliação em detrimento da definição de um limiar de valores discretos. A quantificação do desvio de um parâmetro analisado é resultado do sistema de inferência construído. A Inteligência Artificial - Artificial Intelligence (AI) é uma ferramenta que permite ajustar modelos de sistemas complexos, suportados por conhecimento especialista conforme novas entradas de dados. A DST é uma teoria para o tratamento de incerteza em ambientes de informação incompleta ou ambígua que considera dois limites para a possibilidade dos acontecimentos: a crença e a plausibilidade. O programa materializa um raciocínio de abdução em vez de dedução. Às causas associam-se sintomas. A aquisição de dados pode evidenciar sintomas. As causas são determinadas com base em valores probabilísticos para cada condição de falha possível. A regra de combinação de evidências da DST permite considerar e combinar duas ou mais fontes de informação. A compilação de pequenos indícios que não dão alarmes ou pré-alarmes podem ser combinados para identificar situações anormais.
- Comparação entre processos de dessalinização para produção de água em cenários de catástrofe ambientalPublication . Monteiro, Bambi de Almeida; Santos, Miguel José Pereira Sales CaviqueAtualmente, a produção de água potável através de processos de dessalinização da água salgada é uma realidade cada vez mais presente na vida de muitas sociedades que enfrentam problemas de escassez de água. Portanto, a dessalinização surge como uma fonte alternativa para combater a elevada procura de água potável. Esta dissertação apresenta um estudo comparativo entre os sistemas de dessalinização, de modo a selecionar dois sistemas e avaliar as condições de implementação a bordo de um navio da Marinha, que se destine a produzir água para auxiliar localidades que por situações de catástrofes ambientais têm o acesso limitado. A abordagem consiste na descrição dos sistemas, avaliação dos modos de funcionamento e das capacidades de produção bem como a energia necessária. Este estudo considera a energia elétrica e térmica disponível a bordo dos navios da Marinha portuguesa da classe Viana do Castelo. São selecionados dois sistemas que podem ser alimentados pelos geradores de bordo. O desempenho dos sistemas é analisado através de simulações computacionais dos modelos matemáticos por intermédio dos softwares EES e WAVE. A solução apresentada consiste na combinação dos sistemas de osmose inversa (RO) com os sistemas térmicos de dessalinização de múltiplos efeitos (MED). Estes últimos alimentados pelo calor reaproveitado dos gases de exaustão e os sistema de osmose inversa por energia elétrica. Com esta combinação é possível produzir 1 814 m 3 de água por dia para fornecer 20 litros a 90 700 pessoas. Valores alcançáveis com a colocação de dois sistemas térmicos no porão de carga, 45 sistemas de osmose inversa no cais por onde o navio estiver atracado e 48 sistemas de osmose inversa a bordo, metade na tolda e a outra metade no convés de voo.
- Conforto térmico e stress térmicoPublication . Soares, Alexandre Henriques; SANTOS, MIGUEL JOSÉ SALES CAVIQUE; CONCEIÇÃO, EUSÉBIO ZEFERINO ENCARNAÇÃO DAO presente trabalho recai sobre a temática da Saúde e Segurança no trabalho relativamente às atividades realizadas por militares destacados em navios da esquadrilha da Marinha Portuguesa, com especial foco para os navios patrulha oceânica da classe Viana do Castelo. Estes são frequentemente solicitados ao longo dos anos para efetuar missões em diferentes pontos do globo encontrando-se sujeitos a diversas condições térmicas. Por este motivo, e também dependendo do compartimento onde os militares destas guarnições se encontrem, irão experienciar diferentes tipos de ambientes térmicos. O estudo e identificação destes ambientes representa uma importante tarefa na medida que permite a melhoria das condições de trabalho e por conseguinte, a produtividade de cada individuo. Outro motivo que consolida a necessidade de efetuar estudos nesta área, passa por fornecer ferramentas que permitam suprir a suscetibilidade de se sucederem episódios de perdas materiais e humanas no decorrer de uma missão devido à diminuição do bem-estar e aumento da fadiga provocados pela interação com ambientes quentes e frios. Numa primeira fase, com recurso ao ASHRAE Handbook Fundamentals foi feito o levantamento teórico para a aquisição de conhecimento na área de estudo permitindo de forma experimental calcular o isolamento térmico do uniforme de embarque utilizado atualmente na Marinha Portuguesa. No entanto, as condições do COVID não permitiram o acesso ao laboratório. De seguida com recurso às ISO 7730, 7933 e 11079 foi possível quantificar e caracterizar os compartimentos e zonas de conforto, stress térmico quente (cozinha de bordo e espaço de máquinas) e frio (câmaras térmicas e espaços exteriores) respetivamente. Com os resultados obtidos é de supor que no verão, o uniforme de embarque não se adequa às condições térmicas de projeto nos espaços interiores, uma vez que é estimada a sensação de calor na maioria das situações. No entanto, para os restantes espaços analisados, a prestação dos mesmos é satisfatória, porém poderá comprometer o sucesso de algumas tarefas para climas mais severos.
- Controlo de condição em motores elétricos de induçãoPublication . Fernandes, Miguel Ângelo Moreira; Sampaio, Chedas; Damas, BrunoO controlo de condição é uma área importante na manutenção. Um plano de manutenção baseado no controlo de condição permite acompanhar o estado de uma máquina e aferir qual o momento em que esta deixa de operar sob os seus parâmetros normais de funcionamento, começando a tender naturalmente para o estado de avaria, comprometendo, desta forma, todo o sistema a que esta esteja associada. Além da deteção de anomalias, o controlo de condição permite ainda diagnosticar qual o dano presente, através de padrões que se associam a danos específicos e que se têm vindo a validar ao longo dos anos. Estes padrões diferem com o tipo de dano, métodos e técnicas utilizados para a sua identificação. Deste modo, o presente trabalho incide na sintetização do conhecimento existente relativo ao controlo de condição e no diagnóstico de falhas específicas pela aplicação da análise de vibrações, análise de corrente e análise termográfica, tomando o motor elétrico de indução trifásico como objeto de estudo devido à sua enorme aplicabilidade na indústria e meio naval. Inicialmente, sintetizaram-se os sintomas das falhas típicas em motores elétricos de indução trifásicos para os três métodos de controlo de condição mencionados, recorrendo-se á bibliografia existente. Reconhecendo-se a necessidade de validação experimental da sintomatologia recolhida e devido ao facto de os analisadores profissionais serem bastante dispendiosos, procedeu-se ao desenvolvimento de uma ferramenta computacional em LabVIEW capaz de efetuar análise de vibração e análise de corrente através de dados adquiridos por sensores low-cost e apropriados ao efeito. Finalmente, a ferramenta acima mencionada foi utilizada para a aquisição e processamento das assinaturas presentes em motores elétricos, propositadamente danificados, procurando-se verificar a concordância com a sintomatologia recolhida.
- Controlo de Condição na Marinha de São Tomé e PríncipePublication . Rita, Jodmilson Amaral Bastos; Policarpo, Hugo Filipe DinizO controlo de condição é um processo que inerentemente se tem destacado em diversos setores industriais. A evolução do mundo tecnológico leva a que a procura de equipamentos da nova geração seja acrescida. A maioria dos tipos de manutenção requerem grandes gastos, tanto financeiramente como em termos de material, como tal, torna-se necessário desenvolver métodos eficientes de monitorização dos mesmos equipamentos. A Marinha de São Tomé e Príncipe encontra-se em meios de desenvolvimento pelo que é de grande utilidade, a implementação de manutenção assente no controlo de condição. Por forma a obter o melhor acompanhamento das máquinas, o que permite determinar/estimar a condição das mesmas, enquanto em funcionamento. Na fase embrionária, fez-se a recolha de dados referentes as condições atuais da Marinha de São Tomé e Príncipe relativamente a manutenção. De deu-se uso aos conhecimentos relativos ao controlo e monitorização das condições das máquinas, por forma a estimar aplicabilidades satisfatórias deste método nesta Marinha. Foi estimado o método a ser implementado nesta Marinha, na qual foi tido em conta alguns fatores, nomeadamente, financeiros e organizacionais. Criou-se um aplicativo no software LabView, com o objetivo de realizar a monitorização assente na análise de vibrações. As monitorizações são realizadas apenas em máquinas (Condition Monitoring). Na fase experimental a validação dependeu de vários fatores, nomeadamente a aplicabilidade e o orçamento. Por estas razões, criou-se diferentes condições para garantir a implementação deste programa de manutenção na Marinha de São Tomé e Príncipe. Por ser aplicável, analisou-se experimentalmente a precisão do método. Posto isso, será proposto uma possível aplicação desta tese a Marinha de São Tomé e Príncipe, pois, esta dissertação visa contribuir de maneira acessível, para o desenvolvimento da mesma no âmbito de Controlo de Condição, por forma a condensar a problematização da sua situação financeira e operacional.
- Controlo de humidade nos submarinos da classe TridentePublication . Vitorino, Tiago Vargas; Santos, Miguel José Pereira Sales CaviqueEsta dissertação tem como objetivo a procura e avaliação de soluções que resol-vam ou limitem o problema da ocorrência de condensações no revestimento interior dos submarinos da classe Tridente da Marinha Portuguesa. O foco do trabalho é estudar o sistema de climatização atualmente instalado a bordo assim como avaliar o comporta-mento do meio interior do submarino no que diz respeito a cargas térmicas, distribuição de massas de ar e de vapor, e ainda a flutuações de humidade e temperatura. A dissertação inicia-se pela definição do problema existente. Seguidamente é feito um enquadramento da área da climatização, nomeadamente a nível de controlo de humi-dade e sistemas de desumidificação, sistemas de arrefecimento, dispersão de poluentes e de humidade, e difusão de vapor em paredes porosas. São ainda apresentados modelos de simulação e software de sistemas de climatização e de baterias de arrefecimento. Apre-senta-se depois um estudo onde se caracteriza de modo detalhado o sistema de climatiza-ção instalado a bordo dos submarinos, e avalia-se a evolução diária das cargas térmicas, latente e sensível, no interior da secção dos alojamentos. Esta secção dos alojamentos localizada a vante no submarino servirá de foco para este trabalho, dado ser o espaço onde ocorrem mais condensações e onde é libertada a maior parte da carga latente interior. Feita a descrição do sistema, aplicam-se modelos CFD (Computer Fluid Dynamics) ao estudo da dispersão de vapor no submarino em re-gime estacionário fazendo uso da plataforma Flow Simulation do software SOLI-DWORKS, por forma a analisar flutuações de humidade relativa e de temperatura no es-paço. Como as variações de humidade específica são pequenas, optou-se por fazer uma avaliação integral do espaço. O espaço é simulado integrando a equação diferencial de geração de humidade em regime transitório por meio de uma aplicação em MATLAB, que avalia a evolução da humidade absoluta e a ocorrência de condensação no isolamento. Por fim, e com base na análise dos resultados observados nas simulações, são elaboradas e apresentadas soluções que garantem a eliminação ou atenuação do problema de con-densações existente no isolamento dos submarinos. Estas soluções consideram a alteração do funcionamento do sistema de climatização para um modo de desumidificação com reaquecimento, assim como a instalação de uma barreira de vapor no interior do isolamento.
- Controlo de vibrações no uso do marPublication . Leandro, André Albuquerque; Sampaio, Rui Pedro ChedasA implementação de absorsores e isoladores como estratégia de control o vibraçõ es revelou-se uma mais valia quando aplicados a estruturas ou equipamentos. O nível de vibraçõ es é preo cupação crescente, ao nível da manutenção de estruturas e máquinas, saúde pública e p erturbação causada no meio ambiente. No ambiente marí ti mo este tema tem ainda mais relevância, vi sto que os ecossistemas marinhos são extrem amente ricos na sua bio diversidade e igualmente sensí veis as p erturbaçõ es externas. O principal ob jetivo desta investigação consistiu em identi car e aprofundar o conhecimento das técnicas de isolamento e absorção a b ordo dos navios, e a mo delação, pro jeto e construção de um mec anismo de absorção de vibraçõ es. Por último, a realização de testes em vibração livre e forçada. Para alcançar o ob jetivo enunciado, foi essenc ial efetuar um estudo aprofundado de diferentes mo delos de absorsores e conceitos teóricos relacionados o pro jeto destes mecanismos. Do p onto de vista prático, efetuou-se uma p esquisa exp erimental, onde foram estudadas as principais variáveis, que in uenciam a frequência do ob jeto em análise, de nindo-se quais os valores necessários para obtenção de um sistema capaz de resp onder às necessidades do pro jeto. Este estudo contribuiu para evidenciar a imp ortância do conhecimento de matérias c omo a absorção e o isolamento de vibraçõ es e, p or último, construi r ferramentas académicas para futuros estudos na área.
- Controlo de Vibrações no Uso do MarPublication . Salumbo, Lázaro Mboyo; Sampaio, Rui Pedro ChedasToda a máquina rotativa apresenta, por mais insignificante que seja, uma certa vibração, isto acontece porque é quase impossível a construção de um rotor com uma distribuição mássica perfeitamente homogénea. A não homogeneidade na distribuição mássica do rotor provoca o desequilíbrio e, consequentemente, resulta na vibração do equipamento enquanto este estiver em funcionamento. Com o passar do tempo, os componentes constituintes da máquina começam a desgastar-se e, muitas das vezes, resultam num aumento de amplitude da vibração provocada pelo desequilíbrio o que, quando não resolvido este problema, dá-se uma considerável redução da vida útil do equipamento. O desequilíbrio residual está sempre presente nas máquinas rotativas, o que é completamente normal, mas deve ser monitorizado e quantificado para, com base nas normas ou regras das sociedades classificadoras, sabermos se deixou de ser residual passando a ser significativo. O desequilíbrio pode surgir de diferentes formas em diferentes tipos de rotor, por isso, é importante conhecer os diferentes tipo de desequilíbrio bem como as técnicas de equilibragem adequadas para um determinado tipo de desequilíbrio. No presente trabalho serão abordadas as técnicas de deteção do desequilíbrio, uma vez que nem toda vibração de uma máquina rotativa é uma consequência do desequilíbrio. Também serão abordadas diferentes técnicas de equilibragem que podem ser aplicadas num processo de equilibragem no local. As técnicas abordadas serão testadas em modelos de rotores com um plano de correção e com dois planos de correção contruídos em SolidWorks, Working Model e em laboratório.
- Critérios de deteção de dano em estruturas e máquinas, por medição de vibrações, a bordo das unidades navaisPublication . Neves, Heidi Helen Silva; Sampaio, Rui Pedro ChedasA medição e análise de vibrações a bordo das unidades navais é essencial para a identificação de dano em estruturas e máquinas de forma a garantir a segurança da tripulação, uma maior fiabilidade das máquinas e uma maior disponibilidade dos navios no cumprimento das missões atribuídas. Ao longo dos tempos surgiram normas, assim como regras de sociedades classificadoras que, através da medição de vibrações, definem limites que quando ultrapassados indicam a existência de danos ou anomalias nas máquinas. Estas normas e regras possuem critérios e padrões de aceitação bem reconhecidos. No entanto, existem diferenças entre essas normas e regras principalmente em relação aos parâmetros e critérios de severidade de vibração na deteção de dano em máquinas. Durante o ciclo de vida da máquina irão surgir desgastes, sujidade e erosões que alterarão a distribuição de massa do veio ou do rotor de uma máquina e, consequentemente, o seu desequilíbrio. Assim, baseando-se no dano desequilíbrio como sendo uma das principais causas de vibrações e avarias em máquinas rotativas, serão realizadas pesquisas nesta área para fazer a comparação entre as normas e regras. Como exemplo destas normas e regras, destaca-se a norma ISO 1940 e as regras das principais sociedades classificadoras ao nível da indústria marítima, com alto nível de desempenho, como a ABS (American Bureau of Shipping), a DNV-GL (Det Norske Veritas Germanischer Lloyd), entre outras. A norma ISO 1940 é uma norma especifica em equilibragem e quantifica o grau de desequilíbrio de rotores rígidos. Já as outras normas e regras são mais gerais relativamente à avaliação da vibração nas máquinas. Deste modo, compara-se a ISO 1940, que determina quando é necessário proceder-se a uma equilibragem, com normas e regras internacionais, que determinam quando é necessário corrigir-se uma anomalia sem especificar qual. Para tal, criou-se duas simulações, um modelo de uma máquina em WorkingModel e outro em SolidWorks para a realização de experiências em que o único dano induzido de forma controlada foi o desequilíbrio. Também criou-se um programa em LabVIEW para medir vibrações e detetar possíveis danos, na sua fase inicial, através de uma monitorização constante ou “online” de diversas máquinas. Este programa baseia-se na deteção pelas normas e regras e ainda permite a comparação destas mesmas normas e regras averiguando qual será a mais exigente e a mais sensível.
- Definição das máquinas principais do sistema propulsor de uma embarcação não tripuladaPublication . Nunes, Nuno Gentil Costa e Nora Lopes; Santos, Miguel José Pereira Sales Cavique; Silva, Paulo Alexandre Marques Pires daAs Marinhas militares apresentam cada vez mais necessidade para assegurar o cumprimento de todas as missões que lhes são atribuídas podendo vir a ser auxiliadas pelo emprego de navios autónomos. Têm sido feitos avanços tecnológicos substantivos na área das Máquinas Marítimas aplicadas a veículos não tripulados. Existe, ainda, a necessidade do desenvolvimento do conhecimento na área de gestão de projeto. Deste modo, este trabalho vem abordar uma teoria de projeto em crescimento bem como a escolha das capacidades a serem atribuídas a um meio em desenvolvimento com capacidade de cumprir diversas missões. Este projeto irá proporcionar a aprendizagem de novos conceitos a serem lecionados e o desenvolvimento de projetos pelos Cadetes da Escola Naval.
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