ISEC - Dissertações de Mestrado
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- Propagação de fendas de fadiga no aço inoxidável AISI 316L fabricado por Laser Powder Bed FusionPublication . Coelho, Tomás Almeida; Borrego, Luís Filipe Pires; Jesus, Joel Alexandre da Silva deO objetivo desta dissertação de mestrado é efetuar um estudo acerca do comportamento de propagação de fendas de fadiga em componentes de aço inoxidável AISI 316L fabricados por Laser Powder Bed Fusion (L-PBF). Para atingir esta meta, foram então realizados 3 ensaios de propagação de fendas de fadiga, segundo a norma ASTM E647, em provetes C(T): dois ensaios em provetes sem tratamento térmico, porém um com R=0,05 e o outro com R=0,5, e ainda um terceiro ensaio num provete tratado termicamente com R=0,05. Através destes ensaios foram obtidas as curvas de propagação de fenda de fadiga, a-N, e de velocidade de propagação de fenda, da/dN-ΔK. Estas mesmas figuras serviram para obter as constantes da lei de Paris, C e m. Tais constantes foram utilizadas para uma posterior análise comparativa dos resultados experimentais com dados bibliográficos do comportamento da fenda de fadiga em provetes da liga de aço inoxidável AISI 316L fabricados pelo mesmo tipo de processo de fabrico aditivo e de fabrico convencional. Foi igualmente efetuado o entendimento da influência do tratamento térmico e da razão de tensão nos resultados experimentais, assim como do fenómeno de fecho de fenda. Por último, realizaram-se análises microestruturais e de dureza aos provetes de ensaio. Das análises efetuadas concluiu-se que o fabrico da liga de aço inoxidável 316L pelo processo L-PBF, confere a este material uma resistência à propagação de fendas por fadiga inferior aos métodos convencionais, porém a utilização de tratamentos térmicos pode ajudar a reduzir esta diferença.
- Da gestão da manutenção à gestão de ativos físicos : uma abordagem integradaPublication . Consigliero, Ricardo Williams Nogueira; Farinha, José Manuel Torres; Raposo, Hugo David NogueiraO conceito de gestão de ativos físicos é uma matéria relativamente nova quando comparada à gestão da manutenção. Porém, vem ocupando um importante espaço no mercado, por trazer novas visões à área da manutenção, agregando novos conhecimentos e preocupações com os equipamentos, principalmente para uma melhor atuação do ponto de vista organizacional. Paralelamente, a gestão de ativos físicos já é normalizada mundialmente através das normas da família ISO 5500X. Na gestão de ativos físicos há um foco maior no ciclo de vida dos ativos físicos quebrando, assim, alguns paradigmas da manutenção e preocupando-se com KPI’s (Key Performance Indicator) que vão além dos tradicionais já utilizados na manutenção. A preocupação com o ciclo de vida completo dos ativos físicos inicia-se desde o seu projeto até ao seu abate, existindo uma preocupação da organização desde o princípio do projeto com os aspetos financeiros, nomeadamente os custos de investimento, operação e descarte, momento este que, para além da financeira, também tem uma preocupação ambiental, no momento do abate do ativo físico. O objetivo deste trabalho foi o de compreender melhor como algumas organizações reagem à gestão de ativos físicos, tendo em vista que o mercado está a começar a exigir um maior controlo e planeamento dos seus ativos físicos, uma vez que estes estão a tornar-se um fator crítico de decisões organizacionais. Na presente dissertação foi desenvolvido um questionário e enviado para diversas empresas com foco no mercado português e brasileiro com o intuito de se obter informação para melhor compreender e realizar uma análise da perceção dos envolvidos no processo de certificação pela norma ISO 55001. Todavia, com o decorrer do trabalho, a análise foi realizada de maneira diferente do planeado em função das diversas dificuldades de se obter informação pertinente, e também foi acrescentada informações da minha experiência profissional ao longo de mais de 15 anos na engenharia e gestão de manutenção. Assim sendo, através destas dificuldades encontradas juntamente com as poucas respostas obtidas, foi possível realizar uma comparação entre a informação obtida pelo questionário e a informação obtida através de conversas com algumas pessoas que não quiseram preencher o questionário.
- Production of recycled open-cell aluminium foams and their application in electrocoagulation-based wastewater treatmentPublication . Soares, Vasco Valente Oliveira; Malça, Cândida Maria dos Santos PereiraAs industries seek to reduce waste and improve resource efficiency, the development of sustainable materials and circular manufacturing routes has become increasingly important. This dissertation investigates the feasibility of producing open-cell aluminium foams from recycled machining chips and assesses their potential use as sacrificial anodes in electrocoagulation (EC) wastewater treatment. Initially, eight foams were fabricated using four aluminium alloys and two space-holder salts. However, only six of these specimens demonstrated adequate structural integrity for mechanical characterisation. Mechanical testing revealed that the replication method had successfully produced interconnected porous structures with densities ranging from 0.89 to 1.29 g/cm³. The foams exhibited progressive densification without a distinct plateau region, due to variations in pore geometry and strut thickness. Calculating energy absorption values between 5% and 60% strain revealed a strong dependency on alloy strength and pore morphology. The highest performance was observed in the Al7075–Himalayan salt foam (28.34 kJ/m³). Electrocoagulation experiments were conducted using foams produced from Al360 and Al380, as well as two different types of salt. All samples exhibited stable electrochemical activity, achieving significant reductions in chemical oxygen demand (COD), with initial values ranging from 1670 to 2040 mg O₂/L and final values ranging from 102 to 333 mg O₂/L. The Al380 foam produced with table salt had the highest COD removal efficiency (93%) and the lowest specific energy consumption (1.51 ± 0.14 kWh/m³). Based on the findings of this study, it can be concluded that recycled-chip aluminium foams can serve as mechanically robust and effective EC electrodes, offering a promising way to transform industrial waste into functional materials for use in sustainable wastewater treatment applications.
- Sistemas de armazenamento de energia para integração eficiente de energias renováveisPublication . Magalhães, Simão Pedro Correia; Vaz, Gilberto Cordeiro; Carvalho, Anabela Duarte deO aumento da integração de fontes de energia renovável variável, tal como é o exemplo da energia solar e da energia eólica, tem elevado a importância dos sistemas de armazenamento de energia para que seja possível garantir a estabilidade e a fiabilidade das redes elétricas. Nesta dissertação serão abordadas, de forma abrangente, algumas das tecnologias de armazenamento existentes na atualidade, incluindo as baterias de iões de lítio, o armazenamento térmico e o armazenamento híbrido. O foco principal da tese será, no entanto, as baterias de Carnot, que se apresentam cada vez mais como uma solução inovadora, capaz de combinar armazenamento térmico e conversão elétrica, com elevado potencial para aplicações de longa duração. São analisados alguns dos princípios de funcionamento das baterias de Carnot, incluindo o ciclo de Brayton e o ciclo de Rankine e são apresentadas vantagens e desvantagens face a tecnologias convencionais, como é o exemplo da bateria eletroquímica de iões de lítio, nomeadamente em termos do custo nivelado de armazenamento, flexibilidade geográfica, possibilidade e capacidade de fornecimento simultâneo de eletricidade e calor.
- Redesenhando Barcelona : a cidade de 15 minutos entre análises e propostasPublication . Brenda Rayra Cavalcante de Sousa; Jesus, Eduardo Manuel Ferreira Almeida da Natividade de; Monteiro, João Pedro MedinaA necessidade de repensar as cidades diante dos desafios ambientais, sociais e sanitários, como as mudanças climáticas e a pandemia da COVID-19, impulsionou o interesse pelo conceito de crono-urbanismo, sendo o de maior destaque a Cidade de 15 minutos. Este é um conceito no qual os residentes de uma cidade podem ter acesso a serviços básicos como saúde, estudo e lazer, a uma distância igual ou inferior a 15 minutos, a pé ou de bicicleta, o que resulta na melhoria na qualidade de vida e no ganho no tempo de deslocamentos na vida cotidiana. Neste contexto, a presente investigação reconhece a importância desse conceito e analisa sua aplicabilidade na cidade de Barcelona, com o uso de softwares como ArcGIS Pro, que permite realizar uma análise espacial detalhada do estado atual da cidade e das suas funções sociais urbanas. O estudo mapeia 18 categorias de serviços, avaliando o tempo necessário para acessá-los a pé ou de bicicleta a partir de pontos residenciais. Os resultados revelam que as áreas centrais da cidade já se aproximam do ideal da cidade de 15 minutos, enquanto regiões periféricas apresentam déficits, especialmente na mobilidade a pé. Com base nessa análise, propõem-se intervenções urbanísticas para reorganizar o espaço urbano de forma mais equitativa e funcional. Entre as sugestões estão a redistribuição de serviços essenciais, a ampliação da rede de ciclovias, a valorização de espaços públicos de convivência e a adoção de políticas que desincentivem o uso do automóvel, como a restrição de estacionamento e a priorização da mobilidade ativa. A pesquisa conclui que Barcelona possui grande potencial para se transformar em uma cidade de 15 minutos. O uso de SIG mostrou-se uma ferramenta para embasar decisões de planeamento urbano e propor soluções que aproximem os moradores dos serviços no cotidiano, tornando a cidade mais sustentável.
- Sustentabilidade dos materiais de construçãoPublication . Trindade, Rodolfo José Girão; Ferreira, Rui Manuel dos SantosA construção sustentável não é apenas uma tendência, mas uma necessidade urgente diante dos desafios ambientais, sociais e económicos do nosso tempo. Esta dissertação explora como a adoção de materiais e sistemas construtivos sustentáveis pode transformar o setor, tornando-o mais eficiente, menos dependente de mão de obra especializada e mais amigo do ambiente. Através de casos de estudo e analises detalhadas, demonstra-se que soluções como o Light Steel Framing, painéis prefabricados em betão ecoeficiente e isolamentos em cortiça não só reduzem o impacto ambiental, mas também aceleram o processo de obra e melhoram o conforto dos ocupantes. Este trabalho e um convite a repensar a construção, apostando em inovação, eficiência e sustentabilidade para um futuro mais resiliente.
- Interface de gestão e controlo de carregamento de naviosPublication . Mendes, Daniel Rodrigues Vasa Costa; Perdigão, Marina Mendes Sargento DominguesEste trabalho insere-se no domínio do Shore Power, tecnologia que permite a alimentação elétrica de navios atracados e contribui para a mitigação de emissões e impactos ambientais em contexto portuário. Identifica-se como lacuna a escassez de soluções integradas e economicamente viáveis que conjuguem a interface humano-máquina (HMI) intuitiva desenvolvida neste trabalho, a aquisição e processamento de sinais elétricos além da comunicação determinística com hardware reconfigurável. Para colmatar esta necessidade, desenvolveu-se um protótipo de interface de gestão e controlo que integra uma HMI em Qt numa placa de desenvolvimento com uma FPGA, a Ultra96-V2, comunicando via protocolo AXI na variante AXI4-Lite. A arquitetura implementada contempla leitura e visualização de valores de tensão e corrente, cálculo de métricas de potência (instantânea, ativa, aparente e fator de potência), bem como mecanismos de diagnóstico e manutenção. Para garantir continuidade de aquisição pela placa de desenvolvimento, face às limitações do sistema operativo e do próprio protocolo, adotaram-se estratégias de temporização e double buffering, assegurando atualização responsiva da interface e redução de perdas de amostras. A validação em cenários representativos de operação de carregamento demonstrou viabilidade técnica, melhoria da observabilidade do sistema e suporte às decisões operacionais. Conclui-se que a solução proposta constitui uma base sólida para integração em sistemas Shore Power, prevendo-se evoluções com caminhos de dados baseados em AXI DMA e algoritmos avançados de gestão energética.
- Sensitivity analysis and design of dynamic wireless power transfer coil geometries for two-wheeled electric vehicles under misalignmentsPublication . Loureiro, Mário Mendes; Pereira, Rita Manuela da Fonseca Monteiro; Pereira, Adelino Jorge CoelhoThis work investigates the geometric design and optimisation of a dynamic inductive power transfer coupler for two-wheeled electric vehicles, under misalignment and magnetic-field exposure constraints. Acomputational three-dimensional finite-element model of a shielded rectangular coupler is developed in Ansys Maxwell, an electromagnetic finite-element solver, to characterise coupling coefficients and magnetic flux density levels on control planes along the longitudinal travel range and under lateral and angular misalignments. Two simulation datasets are generated: one varying only geometric parameters at a nominal position for surrogate construction and global sensitivity analysis, and a second jointly sampling geometry, the travel range and misalignments for optimisation. Sparse Polynomial Chaos Expansions and Canonical Low- Rank Approximations surrogates are built to quantify Sobol’ indices, revealing that a small subset of primary-side geometric variables dominates both coupling efficiency and magnetic field levels. Random Forest Regressors are then trained on the extended dataset and embedded in a Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II to solve a multi-objective optimisation problem that maximises worst-case coupling, improves robustness to misalignment, and enforces magnetic-field leakage limits on all control planes. Optimal designs from the Pareto fronts were obtained, and a subset was selected for re-evaluation using the finite-element method. The results confirm that the proposed surrogate-assisted framework yields coupler geometries with enhanced dynamic coupling and reduced magnetic field leakage, while respecting the mechanical constraints for the electric motorcycle system.
- Production of recycled closed-cell aluminium foams and their application in electrocoagulation based wastewater treatmentPublication . Maia, Miguel Sampaio; Malça, Cândida Maria dos Santos PereiraThis thesis investigates the production of aluminium metal foams from recycled feedstock and examines their potential use as electrodes in electrocoagulation. The work is divided into two main stages: the fabrication and characterisation of the foams, and the assessment of their feasibility for electrocoagulation applications. Recycled aluminium from three alloys (6082, 7075, and A380) was utilized to fabricate metal foams using two blowing agents (TiH₂ and CaCO₃). The investigation focused on the effects of aluminium type, foaming agent type, and the mixing ratio between the base material and foaming agent on foam formation and final properties. These variables were examined through density measurements, stress–strain analysis, and energy absorption evaluation. The results indicated considerable variability among samples, underscoring the high sensitivity of the foaming process to these parameters and the inherent challenges in achieving uniform pore structures. The subsequent phase of the study investigated the application of the fabricated aluminium foams as electrodes in electrocoagulation processes. The foams' porous architecture, surface irregularities, and partially expanded regions provided numerous active sites that facilitated effective dissolution during operation. Electrocoagulation experiments were performed to assess the influence of current intensity (0.25 A and 0.50 A), electrode spacing (5 mm and 10 mm), and treatment duration. These experiments measured chemical oxygen demand (COD) removal and energy consumption. The aluminium foams served effectively as sacrificial electrodes, exhibiting strong pollutant removal, reasonable energy consumption, and consistent performance throughout the treatment periods. Although foam variability presents certain limitations, the study demonstrates that recycled aluminium foams exhibit appropriate physical and electrochemical properties for application in electrocoagulation. These results indicate the feasibility of incorporating recycled materials into sustainable treatment systems and underscore a promising approach for circular resource utilisation by converting postconsumer aluminium into functional materials for environmental technologies.
- Desenvolvimento da área de Business Intelligence, Reporting & AnalyticsPublication . Branco, Miguel Simão Ferreira; Costa, Cristina Margarida ChuvaNo atual contexto empresarial, marcado pela competitividade e pela transformação digital, a capacidade de converter dados brutos em conhecimento estratégico é um fator crítico de sucesso. No entanto, muitas organizações enfrentam dificuldades em alinhar as suas iniciativas de Business Intelligence com a estratégia global, resultando em soluções fragmentadas, pouco governadas e de valor limitado. A presente dissertação aborda este problema através de um caso de estudo realizado na Mystic Invest Holding, onde se identificaram lacunas estruturais como a dispersão de dados, a dependência de fornecedores externos e a ausência de normalização de indicadores. Embora a implementação prática de dashboards departamentais tenha gerado benefícios operacionais imediatos, evidenciou também a necessidade de um enquadramento metodológico mais robusto para garantir a sustentabilidade e a escalabilidade das soluções analíticas. Como resposta, este trabalho propõe a FAEBI (Framework de Arquitetura Empresarial e Business Intelligence), uma abordagem híbrida que integra a taxonomia da Framework Zachman, a disciplina processual do TOGAF ADM e a orientação ao valor de negócio da Gartner. A FAEBI estrutura o desenvolvimento de BI em cinco fases — desde o alinhamento estratégico até à governação contínua assegurando coerência entre processos, dados e tecnologia. A validação da framework, realizada através da sua aplicação ao caso real, demonstrou que a adoção deste modelo permite mitigar as lacunas identificadas, promovendo a rastreabilidade da informação, a consistência dos indicadores e o alinhamento estratégico. Conclui-se, assim, que a integração entre Arquitetura Empresarial e BI é fundamental para transformar a análise de dados num ativo estrutural e governado, capaz de suportar a tomada de decisão de forma eficaz.