ESTG - Mestrado em Engenharia Mecânica - Produção Industrial
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- Estudo do Processo de Decapagem Química em tubagem inox na Empresa PRFPublication . Simplício, Gonçalo Manuel Pedro; Heleno, Maria Lizete LopesO presente trabalho incide sobre a avaliação e otimização do processo de decapagem química assistida por ultrassons aplicado a tubagens de aço inoxidável, desenvolvido nas instalações da empresa PRF- Gás, Tecnologia e Construção, S.A. A decapagem química é uma etapa essencial para garantir a limpeza e preparação adequada de superfícies metálicas, especialmente em setores que exigem elevados padrões de qualidade e resistência à corrosão, como o transporte e armazenamento de Gás Natural Liquefeito (GNL) e hidrogénio. Tradicionalmente realizado de forma manual, este processo apresentava limitações operacionais e riscos ocupacionais que motivaram a adoção de uma tecnologia assistida por ultrassons, a qual combina cavitação e ação química para melhorar a eficácia do tratamento. A metodologia adotada baseou-se na identificação das condições do processo de decapagem, no estudo das condições existentes na PRF e na realização de ensaios experimentais com variáveis controladas, onde foram analisados os efeitos da potência dos ultrassons, do tempo de imersão e da presença de pré-lavagem na qualidade da decapagem. Foi aplicada a metodologia Design of Experiments (DOE), complementada com análises estatísticas de regressão linear múltipla e análise de variância (ANOVA), permitindo identificar os fatores com maior impacto no desempenho do processo. Os resultados demonstraram que, embora o tempo de exposição seja um fator relevante, a interação com a temperatura e a condição química do banho é determinante para garantir resultados excelentes. Com base na análise realizada, foram propostas melhorias técnicas e operacionais que visam otimizar o processo de decapagem na PRF, promovendo maior eficiência, segurança e sustentabilidade.
- Efeito da Reciclagem no Desempenho de Materiais PlásticosPublication . Martins, Diogo Manuel Gomes; Matias, João ManuelA crescente produção e consumo de plásticos têm gerado preocupações ambientais significativas, tornando a reciclagem uma estratégia essencial para a redução do impacto ambiental e para a promoção da economia circular. Neste contexto, o presente trabalho investiga o efeito da reciclagem no desempenho do PVC, um dos polímeros mais utilizados em aplicações industriais e de consumo. Partindo de uma formulação de referência, foram desenvolvidas cinco novas composições contendo cargas minerais e plasticizantes de base biológica, com o objetivo de avaliar o potencial destes aditivos na melhoria das propriedades do material reciclado. As amostras foram submetidas a quatro ciclos sucessivos de reciclagem mecânica, sendo depois testadas mecanicamente (densidade, dureza, abrasão, tração e compressão) e morfologicamente (TGA. MFI, DSC e FTIR) com o objetivo de avaliar as variações nas propriedades face à primeira granulação. Os resultados evidenciam que a reciclagem sucessiva provoca alterações no desempenho do PVC e das suas formulações modificadas, com destaque para fenómenos de degradação estrutural e perda de desempenho mecânico após múltiplos ciclos. Contudo, observou-se que a presença de cargas minerais e plasticizantes biológicos influenciou de forma diferenciada a estabilidade e as propriedades das formulações, oferecendo potenciais benefícios em determinadas condições de processamento. Este estudo contribui para o avanço do conhecimento sobre o comportamento de materiais plásticos reciclados modificados com aditivos alternativos. Os resultados não apenas reforçam a compreensão dos mecanismos de degradação associados à reciclagem repetitiva, mas também apontam caminhos para a formulação de compósitos mais resistentes e ambientalmente responsáveis. Assim, este trabalho fornece conhecimentos relevantes tanto para a engenharia mecânica, no que respeita ao desenvolvimento de metodologias de caracterização e otimização de processos, como para a indústria dos polímeros, que enfrenta o desafio de conciliar eficiência técnica com sustentabilidade.
- Estudo da Transferência de Calor em Moldes de Moldação por InjeçãoPublication . Parreiras, Diogo Domingues; Martinho, Pedro Miguel Gonçalves; Martinho, Nuno Alexandre GonçalvesA moldação por injeção de termoplásticos é um processo industrial dominante, no qual o desempenho térmico do molde condiciona diretamente o tempo de ciclo e a qualidade dimensional das peças. A fabricação das zonas moldantes é uma das fases mais importantes e demoradas para a conceção de peças plásticas, por isso a prototipagem rápida surge como uma importante ferramenta para redução de tempos e custos de desenvolvimento/fabrico. Tradicionalmente, a arquitetura dos canais de refrigeração está sujeita a algumas restrições no seu desenho, por isso o recurso ao fabrico aditivo permite ultrapassar parte destes obstáculos, dado que é possível uma maior liberdade geométrica na conceção do sistema de refrigeração. O objetivo principal deste trabalho consistiu em estudar a transferência de calor em moldes de injeção, avaliando diferentes materiais moldantes e configurações de canais de refrigeração, e em estabelecer uma metodologia integrada de análise experimental e numérica. Tendo em vista este objetivo, desenvolveram-se as etapas a seguir descritas. Conceberam-se e fabricaram-se blocos moldantes em resina epóxi com cargas condutivas e em ABS (Acrilonitrila-Butadieno-Estireno) produzido por fabrico aditivo, incorporando layouts de canais convencionais e conformáveis. Selecionaram-se propriedades térmicas — condutividade (k), massa volúmica (ρ) e capacidade calorífica (cp) — a partir de fichas técnicas e literatura, definindo-se geometrias representativas da prática industrial. Realizaram-se ensaios de moldação em condições controladas, nomeadamente temperatura do fuso, temperatura do molde, transição de velocidade para pressão, compactação, caudal e temperatura do fluido de arrefecimento. Instrumentaram-se pontos no molde e registaram-se as temperaturas de entrada e saída nos circuitos, construindo séries temporais por ciclo para estimar a remoção de calor. Executaram-se simulações numéricas (Moldex3D) para prever enchimento, arrefecimento e empeno, obtendo mapas de temperatura, gradientes superficiais e tempo até ao critério de extração, comparando canais convencionais e conformáveis. Modelaram-se, via CFD (ANSYS CFX), os circuitos de refrigeração, varrendo caudais e temperaturas de entrada, coeficientes convectivos locais e fluxo de calor por circuito. Compararam-se os resultados experimentais com as previsões das simulações, validaram-se tendências térmicas e calibraram-se parâmetros — como a resistência térmica de contacto — de forma a reduzir desvios nas temperaturas de saída e nos gradientes superficiais. Quantificaram-se métricas de desempenho, incluindo variações de temperatura, tempo de arrefecimento, calor transferido por ciclo e empeno. Concluiu-se que os canais conformáveis reduziram significativamente os gradientes de temperatura superficial, permitindo tempos de arrefecimento mais curtos e menor empeno previsto. A metodologia integrada proposta demonstrou ser eficaz para apoiar a otimização de moldes, recomendando-se a sua extensão através de planeamento de experiências (DOE – Design of Experiments) de parâmetros de refrigeração e da medição direta de propriedades térmicas e resistências de contacto.
- Gestão de Ativos Físicos numa Empresa MetalomecânicaPublication . Couto, Bruno Félix; Pereira, António Mário HenriquesA gestão de ativos físicos é essencial para a eficiência e competitividade das empresas de todos os setores da indústria, através desta será possível obter um melhor desempenho, prolongando a vida dos ativos físicos e garantindo o nível de qualidade dos produtos por estes concebidos. O principal objetivo do projeto é a Melhoria da Gestão de Ativos Físicos, na vertente de equipamentos na empresa. Para isso foram analisadas várias vertentes do processo de manutenção, desde o fluxo de trabalhos, o registo de informação, o planeamento, e o tratamento de dados para obtenção de indicadores de desempenho chave de modo a avaliar o estado do ativo. Através de uma metodologia Investigação-Ação será desenvolvido um caso prático numa empresa metalomecânica. Foram aplicadas diversas metodologias no desenvolvimento deste estudo, nomeadamente, os 5S, Diagrama de Pareto, Standard Work, Gestão Visual e uma Análise Económica, de forma a encontrar a fórmula mais adequada de obter melhorias que acrescentem real valor. Pela análise dos resultados deste estudo verifica-se que a melhoria do sistema de gestão de ativos para um sistema robusto e o uso estratégico de indicadores de desempenho chave contribuem significativamente para a sustentabilidade e eficiência operacional da empresa. Dos resultados destacam-se o incremento do cumprimento do plano de manutenção preventiva de 60% para 77,6% e uma eficiência geral do equipamento de 75,2% para 84,9%.
- Diseño y validación experimental de equipos para el análisis de la fricción entre materialesPublication . Moreno, Fausto Abel Tapia; Correia, Mário António Simões; Coelho, Paulo Jorge SimõesEsta tesis presenta el diseño, construcción y validación experimental de un tribómetro modular y asequible, que tiene como objetivo la comparación de la fricción y el desgaste entre materiales. Esto se realiza bajo criterios de precisión y reproducibilidad que cumplen con la norma internacional ASTM G99. El equipo fue diseñado teniendo en cuenta las restricciones presupuestarias que caracterizan a los laboratorios universitarios. Se incluyó un sistema de peso muerto ajustable, sensores de carga (verticales y horizontales) y una estructura de aluminio que es sencilla para montar y adecuada para diferentes condiciones experimentales. El estudio se centró en describir el comportamiento tribológico de muestras cilíndricas de nylon y acero de construcción que fueron expuestas a cargas normales de 9,77 N, 15,51 N y 33,52 N y recorridos de hasta 2.000 m sobre superficies abrasivas normalizadas. La medición de las fuerzas tangencial y normal en tiempo real, además del cálculo del coeficiente de fricción promedio e instantáneo, fueron parte del protocolo experimental. Igualmente, se llevaron a cabo cálculos de la potencia y energía vinculadas con el proceso de fricción, así como del desgaste por medio de la disminución de volumen y masa. Se verificó el control metrológico de los instrumentos empleados para asegurar la confiabilidad de los resultados y se llevaron a cabo las estimaciones pertinentes. Los hallazgos experimentales mostraron que el tribómetro puede obtener coeficientes de fricción estables y constantes para los dos materiales (nylon: 0,28-0,60; acero: 0,20-0,75), así como tasas de desgaste y energía disipada compatibles con la bibliografía y los valores estándar para mecanismos abrasivos equivalentes. Se encontraron beneficios tecnológicos en el modularidad, la facilidad para recalibrar el peso aplicado y la fortaleza de la estructura; sin embargo, también se detectaron desafíos relacionados con tener que volver a calcular el peso muerto si se altera la distancia o el radio efectivo del porta-probeta. Este avance constituye una aportación significativa tanto a nivel académico como tecnológico, ya que permite la extensión de ensayos tribológicos normalizados a situaciones con recursos escasos y da pie a nuevas líneas de indagación en la optimización de materiales y métodos experimentales en el campo de la tribología.
- Implementação da metodologia Total Productive Maintenance (TPM) na Indústria AeronáuticaPublication . Campino, Guilherme Amorim Eloi; Novo, Paulo Jorge da Costa ParenteEsta Dissertação resulta da atividade desenvolvida no Departamento de Excelência Empresarial de uma empresa de referência no setor aeronáutico em Portugal, a OGMA - Indústria Aeronáutica de Portugal, S.A., centrada na implementação corporativa da filosofia Total Productive Maintenance (TPM). O equipamento GEMCOR, é responsável pela produção dos dez painéis estruturais da fuselagem central do avião C-390 Millennium, assim como das fuselagens do Dassualt F6X e Airbus C295. Devido à criticidade da necessidade de reposta do crescimento da procura do avião C-390 Millennium, da EMBRAER, foi selecionada a metodologia TPM para impulsionar a eficiência deste equipamento e otimizar os seus resultados, numa indústria que exige os mais elevados padrões de segurança e qualidade. A implementação do TPM decorreu de forma estruturada, de acordo com a revisão bibliográfica, pelas diferentes fases, etapas e pilares, começando pela capacitação da equipa de manutenção, definição de rotinas e formação dos operadores. Seguiu-se o evento de limpeza inicial, que constitui a primeira etapa da manutenção autónoma o kickoff da implementação, que permitiu restabelecer as condições básicas do equipamento, definição de Key Performance Indicators (KPIs), de metas e consolidar práticas de estabilização. Foram ainda realizados projetos kaizen para eliminar perdas crónicas e um diagnóstico em conjunto com a EMBRAER, identificando novas oportunidades de melhoria. O trabalho evidenciou que a aplicação disciplinada da metodologia TPM, com forte participação das equipas e acompanhamento rigoroso dos indicadores, aumentou significativamente o Overall Equipment Effectiveness (OEE) da GEMCOR em 31,3 pontos percentuais e uma evolução do Total Effective Equipment Performance (TEEP) de 13,1% para 26,4%, num período de 9 meses. Além disso, são notórias as mudanças culturais e a sua difusão, de forma enraizada, em todos os envolvidos com o equipamento. A metodologia capacitou as pessoas e fortaleceu a capacidade produtiva da organização, com uma dinâmica de melhoria continua robusta, para responder de forma sustentável às exigências do mercado, com segurança e qualidade.
- Estudo e desenvolvimento de sistema para a rastreabilidade de peças e máquinasPublication . Pereira, Diogo Rosa; Vieira, Milena Maria Nogueira; Ferreira, Irene Sofia CarvalhoO relatório apresenta o estudo e desenvolvimento de um sistema de rastreabilidade aplicado à empresa HRV Process Solutions. Inserida no setor da indústria metalomecânica, dedicada ao desenvolvimento e fabrico de equipamentos por encomenda, a empresa caracteriza-se por uma produção com elevada variedade de peças e baixos volumes, fabricadas e assembladas numa etapa final de montagem. Este tipo de produção, marcado pela complexidade e variabilidade, dificulta a gestão e o controlo, originando falhas na rastreabilidade ao longo de todo o processo. Neste contexto, o trabalho iniciou-se com um diagnóstico aos fluxos documentais e físicos, complementado por uma simulação de retirada de produto, com o objetivo de identificar lacunas e necessidades a colmatar no sistema a desenvolver. O diagnóstico revelou falhas significativas na rastreabilidade de matérias-primas e componentes, ausência de registo de lotes e de sistema FIFO, bem como ineficiências na movimentação de peças entre secções, traduzindo-se em perdas de componentes, erros de montagem e retrabalho não contabilizado. Para responder a estes desafios, foi concebido um sistema assente em códigos QR, integrados no software GestPro já existente, associado ao conceito de “Volume”: conjuntos de peças de um equipamento ou obra passaram a ser organizados em volumes, cada um identificado por etiqueta e associado a localizações específicas na fábrica, com registo e atualização em tempo real. O sistema foi testado em duas fases: numa primeira implementação, com etiquetas simples acompanhadas por desenhos 2D, e numa segunda, com a introdução de códigos QR que permitiram comunicação direta com o sistema e maior rigor no acompanhamento físico dos volumes. A análise dos pedidos de produção acompanhados demonstrou a eficácia do sistema, embora tenham sido identificadas oportunidades de melhoria, como o registo histórico das localizações, a integração automática da informação nas guias de transporte, a criação de volumes também no torneamento, a utilização de etiquetas metálicas em determinados casos e a implementação de FIFO com registo de lotes de matérias-primas. Adicionalmente, o sistema possibilitou contabilizar, pela primeira vez, o retrabalho: 527 horas em quatro meses (cerca de 5% do total de produção), sobretudo devido a erros no desenvolvimento de peças e ao desaparecimento de componentes, confirmando a relevância de um sistema de rastreabilidade completo. Em síntese, o sistema desenvolvido mostrou-se funcional e eficiente, permitindo maior organização e redução de desperdícios. Apesar de carecer de otimizações, constitui um avanço relevante na digitalização da HRV, reforçando a sua competitividade e alinhando-se com os princípios da Indústria 4.0.
- Dimensionamento e simulação de estrutura de aço (LSF)Publication . Macedo, Edgar Ferreira; Ruben, Rui Miguel Barreiros; Correia, Mário António SimõesO presente relatório de Projeto aborda o sistema Light Steel Framing (LSF) como uma solução construtiva moderna, que se destaca pela sua sustentabilidade e rapidez de montagem. Este estudo concentrou-se na análise estrutural de perfis metálicos enformados a frio, onde inclui a avaliação de vigas compostas formadas pela combinação de perfis C e U. Foram utilizadas duas ferramentas computacionais como Tricalc e Abaqus para simular o comportamento estrutural, permitindo desta forma uma análise de deformações, tensões e observar o desempenho global dos perfis metálicos quando submetidos a carga. Os resultados obtidos mostraram que a combinação dos perfis e materiais complementares, como EPS, lãs e gesso cartonado, contribui significativamente para a redução de cargas permanentes de toda a estrutura de um edifício, assegurando a eficiência estrutural. Além disso, verificou-se que as vigas compostas oferecem maior capacidade de carga e rigidez, comparativamente com os perfis simples, tornando-se numa solução eficaz para estruturas mais exigentes e que requerem suportar uma maior carga. Este sistema LSF é uma alternativa viável e sustentável, alinhada às necessidades de um setor que se encontra em evolução.
- Estudo técnico-económico da viabilidade de adoção de zonas moldantes por SLMPublication . Isidoro, Mariana Gil Marques; Vasco, Joel Oliveira CorreiaO desenvolvimento de peças plásticas de alta precisão é um desafio constante na indústria automóvel, especialmente quando se trata de componentes óticos utilizados em sistemas de iluminação e visibilidade. Este tipo de peça exige um rigoroso controlo de qualidade dimensional e geométrica, dado que qualquer variação pode ter um impacto significativo no seu desempenho ótico. O presente trabalho aborda um caso real de uma empresa, uma lente espessa ótica plástica, que apresenta uma depressão inesperada resultante de um ponto quente no processo de produção. Este defeito está localizado numa face funcional do ponto de vista ótico que deveria possuir um elevado grau de planicidade, o que não se verificando, pode comprometer a funcionalidade ótica da lente Considerando que o molde já existe, a hipótese inicial mais viável para tentar ultrapassar o problema será o reajuste das variáveis do processo de injeção, solução que se verificou não ser suficiente para resolver o problema, considerando-se então a reengenharia do molde com a adoção de canais conformáveis de arrefecimento. A abordagem inicial tanto como a abordagem da reengenharia do molde foi devidamente suportada pela simulação numérica do processo de injeção, observando as condições de fronteira, cargas e materiais inerentes a cada abordagem. A utilização de canais conformáveis é viabilizada com a aplicação da tecnologia SLM em insertos moldantes, cujos custos de produção e lead time são analisados em detalhe para determinar o break-even da sua utilização.
- Gestão de Projetos na cloud – caso de estudo com 3DEXPERIENCEPublication . Honório, João Miguel Fernandes; Vasco, Joel Oliveira CorreiaMais cedo ou mais tarde, as organizações acabam por concluir que é necessário implementar um sistema de gestão de ficheiros e de processos, principalmente à medida que a empresa cresce e que pretende ter um controlo efetivo dos seus processos internos. Com este crescimento, é fundamental ter uma fonte única de informação, sendo que ter um sistema destes que possa ser colocado online, através de um fornecedor cloud, eleva ainda mais as suas capacidades. Existindo várias soluções no mercado, torna-se importante o foco numa específica, daí a utilização da plataforma 3DEXPERIENCE para os casos de estudo. Foram estudadas duas organizações fictícias, com diferentes necessidades, para se perceber se a plataforma 3DEXPERIENCE se adequa às suas necessidades. Em paralelo foram também executados estudos de simulação estrutural e de impacto ambiental aos seus produtos. As conclusões gerais foram de que a plataforma 3DEXPERIENCE corresponde às necessidades das duas organizações, dado que permite a gestão eficiente dos ficheiros, criação e atribuição de tarefas, seguimentos de vários tipos de processos internos das mesmas e comunicação com softwares externos. No entanto, algumas questões relacionadas com a performance e estabilidade foram levantadas, dado que o tempo necessário para efetuar determinadas operações é mais elevado que em softwares locais e sentiram-se alguns problemas a gravar os ficheiros para a cloud privada.