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Universidade do Minho - Departamento de Eng. Mecânica - Campus de Azurém – 4800-058 Guimarães Tel: 253-510220 Fax: 253-516007

Escola de Engenharia

Departamento de Engenharia

Mecânica

Proposta de dissertação de mestrado

Proposta de tema de trabalho

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

5º ano – Ano Lectivo 2012/2013

1. Título. Desenvolvimento de peças de material compósito com textura multi-material para

aplicações em joalharia.

2. Orientador(es). Aníbal Guedes e Filipe Silva

3. Local de execução. Laboratório Interdisciplinar de Materiais Funcionais – Pav. 4

4. Resumo. Os componentes de joalharia vivem, em grande parte, do aspeto visual da peça. A

possibilidade de se criarem texturas como a da figura abaixo, permite renovadas texturas com aspeto

bastante agradável. O aspeto superficial pode ser criado através da criação de entalhes na superfície,

como na figura abaixo, ou da utilização de compósitos. A primeira solução é bastante limitada pois o

desgaste elimina o efeito. A utilização de materiais cerâmicos, incorporados na matriz metálica,

permite uma maior longevidade da peça, para além de providenciarem uma beleza acrescida.

Este trabalho consiste na seleção dos materiais adequados (cerâmicos) e na definição das condições

ótimas de processamento, recorrendo á metalurgia dos pós, para a produção de compósitos de matriz

metálica com uma textura multi-material. Deverão ser testados vários cerâmicos e vários materiais para

a matriz.

Este projeto consiste no desenvolvimento e obtenção de um componente de joalharia em 3D (parte

superior de um anel).

Este trabalho será desenvolvido em parceria com a spin-off da Univ. do Minho Extreme Materials.

Exemplo de peças de joalharia com textura superficial.



Departamento de Engenharia Mecânica

Proposta de dissertação de Mestrado

2012-2013

1. Título. Estruturação e implementação de um sistema de controlo de processo numa empresa

metalomecânica (DELABIE - Braga)

2. Domínio Científico. Tecnologias da Produção

3. Orientador(es). Joaquim Barbosa e Delfim Soares

4. Projecto de Mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

5. Local de execução. Instalações da empresa DELABIE (Braga) e Universidade do Minho

6. Resumo (incluindo um breve estado da arte).

A empresa Delabie é uma empresa francesa de artigos metalo-sanitários que está a instalar em Braga uma unidade

de fundição. A nova unidade está em fase de arranque e formação de pessoal, embora já tenha iniciado a produção,

que nas primeiras semanas de laboração se cifrou em 5 toneladas/semana, valor que pretende duplicar nos

próximos meses. Está ainda a receber novos equipamentos, pelo que está na fase ideal de estabelecer relações de

cooperação com a Universidade.

Nesse sentido, um dos projetos que pretende implementar é a organização de toda uma estrutura de controlo do

processo, desde a receção de matéria-prima até à expedição do produto final, passando pela sistematização dos

procedimentos de fabrico inerentes às diversas fases do processo. Neste aspeto, será necessário elaborar "dossiers

peça" dos produtos mais significativos, que contenham toda a informação relativa ao respetivo produto.

O objetivo principal deste trabalho é, pois, o desenvolvimento do sistema de controlo do processo, com

particularização dos componentes mais significativos, que terão um tratamento documental próprio, habitualmente

designado na indústria por "dossier-peça".





2012-2013

1. Título. Estudo da variação da composição química e microestrutura de ligas de alumínio submetidas a fusão

prolongada


3. Orientador(es). Joaquim Barbosa e Hélder Puga


5. Local de execução. Laboratório de Fundição do DEM


Este programa de mestrado é parte de um estudo que o Dep. Engª Mecânica está a levar a cabo no sentido de

avaliar o comportamento mecânico e de Fadiga de diversas ligas de alumínio aplicadas no domínio automóvel. O

objetivo é entender a relação entre o comportamento mecânico e de fadiga de ligas de alumínio e as suas

propriedades metalúrgicas, tais como porosidades, tamanho de dendrites, quantidade de eutético, intermetálicos,

etc, por forma a projetar componentes estruturais para a indústria automóvel.

Existem todavia problemas associados ao processo de fusão e vazamento que têm que ser levados em consideração

na produção dos componentes. Um dos mais relevantes é o tempo de permanência do metal no estado líquido

antes do vazamento, e outro, a temperatura a que efetua essa manutenção. Entre outros aspetos, a variação da

composição química e da microestrutura poderão sofrer variações significativas ao longo do tempo, que, todavia,

não estão quantificadas. Este problema é particularmente importante nas fundições que se dedicam à produção em

coquilha de peças de pequena dimensão. Nessas fundições a carga metálica é frequentemente preparada (fundida,

desgaseificada afinada e escorificada) no início do turno de trabalho (de manhã), sendo utilizada sem qualquer tipo

de ajuste ou outra intervenção até total escoamento do forno, que muitas vezes coincide com o fim do turno de

trabalho, ou seja, as últimas horas da tarde. Nestas condições, apenas por acaso as características iniciais da liga

serão semelhantes às finais, contudo, não se conhece nenhum estudo científico nacional, ou estrangeiro, que

aborde de forma objetiva e quantitativa, esta temática.

O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito do tempo e da temperatura de permanência de uma liga de alumínio no

estado líquido nas sua composição química e microestrutura. Utilizar-se-á para o estudo uma liga de alumínio

AlSi9Cu3, liga amplamente utilizada quer em moldação em coquilha, quer em moldação em areia.





2012-2013

1. Título. Eliminação de tensões residuais em juntas de soldadura, por ultra-sons (em colaboração com uma

empresa industrial)


3. Orientador(es). Joaquim Barbosa e Filipe Silva


5. Local de execução. Laboratório de Soldadura do DEM e empresa industrial


O objectivo principal deste trabalho é a avaliação do efeito da aplicação de energia acústica a juntas soldadas

durante a fase de soldadura e após a soldadura, com o objectivo de diminuir as tensões residuais resultantes

daquela operação, e afinação da microstrutura na zona do cordão.

No âmbito deste trabalho será desenvolvido trabalho experimental destinado a estudar a influência dos parâmetros

dos ultra-sons (intensidade e frequência), tempo de processamento e posição do radiador acústico nas

características microestruturais do cordão e nas tensões residuais resultantes da operação de soldadura.

Inicialmente o trabalho será desenvolvido a nível laboratorial, no Laboratório de Soldadura do DEM e,

posteriormente, validado numa empresa de soldadura, em componentes reais.





2012-2013

1. Título. Utilização de ultrassons para afinação da microestrutura de fundidos de alumínio obtidos por fundição

por cera perdida






O objectivo principal deste trabalho é a avaliação do efeito da aplicação de energia acústica a banhos de ligas de

alumínio durante a solidificação. Entre outros aspetos avaliar-se-á o impacto da técnica na microestrutura e

propriedades mecânicas de ligas de alumínio comerciais.

No âmbito deste trabalho será desenvolvido trabalho experimental destinado a estudar a influência dos parâmetros

dos ultra-sons (intensidade, frequência e amplitude), das temperaturas inicial e final do tratamento do metal e da

velocidade de arrefecimento na microestrutura de solidificação e nas propriedades mecânicas obtidas. Neste estudo,

a liga será vazada numa moldação cerâmica e a transmissão da energia acústica será efetuada por imersão direta

de um radiador acústico no metal líquido, através do bacia de vazamento. A caracterização microestrutural incluirá a

identificação e caracterização da morfologia dos microconstituintes e a determinação da composição química das

fases presentes, por recurso a microscopia eletrónica de varrimento, e espectrometria de dispersão de energias. Os

estudos a desenvolver nesta fase do trabalho permitirão avaliar não só a influência da utilização de ultrassons na

afinação do grão da liga, mas também avaliar o seu impacto na modificação da morfologia do silício eutéctico.

Utilizar-se-á para o estudo uma liga de alumínio AlSi9Cu3, liga amplamente utilizada quer em moldação em

coquilha, quer em moldação em areia.





2012-2013

1. Título. Desenvolvimento e construção de um equipamento de "squeeze-casting", assistido por ultrassons






O objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento e construção de um equipamento de "squeeze casting"

(Solidificação sob pressão), em que a solidificação de uma liga de alumínio se efetuará sob pressão e com a

moldação metálica em vibração através fornecimento de energia acústica.

No âmbito deste trabalho será projetado e construído o equipamento, que será basicamente uma prensa que

permita o acoplamento de um gerador de ultrassons à moldação, utilizando um conjunto de componentes já

existentes no DEM e outros que serão projetados e fabricados, ou adquiridos.

O trabalho será complementado com um ensaio experimental para avaliação do potencial do equipamento,

nomeadamente a capacidade de afinação da microestrutura de um componente de geometria simples, obtido por

"squeeze casting". Utilizar-se-á para o estudo uma liga de alumínio AlSi9Cu3, liga amplamente utilizada quer em

moldação em coquilha, quer em moldação em areia.





2012-2013

1. Título. Desenvolvimento e construção de um equipamento de fundição contínua assistida por ultrassons






O objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento e construção de um equipamento que possibilite o

vazamento de uma liga fundida em contínuo, para obtenção de lingotes, em que durante o vazamento o banho será

submetido a ultrassons, para desgaseificação da liga, limpeza e afinação da respetiva microestrutura.

No âmbito deste trabalho será projetado e construído o equipamento, que será basicamente um canal de

vazamento em rampa, pré-aquecido a temperatura controlada, com inclinação variável, e um sistema de anteparas

para obrigar o metal em escoamento a reduzir a velocidade e permanecer na calha durante o tempo necessário ao

fornecimento de ultrassons.

O trabalho será complementado com ensaios experimentais para avaliação do potencial do equipamento e

determinação do tempo necessário ao fornecimento de ultrassons, de forma a que o banho seja eficientemente

desgaseificado, limpo e afinado.





1. Título. Caraterização de latão para obtenção de produtos sanitários por fundição (em colaboração com uma

empresa do sector)

2. Domínio Científico. Materiais e Tecnologias de fabrico

3. Orientador(es). C. Vilarinho e D. Soares


5. Local de execução. Lab. de Metalurgia do DEM

6. Resumo. A qualidade dos componentes sanitários em latão depende das condições de fabrico e do material

utilizado. Neste trabalho pretende-se estudar o efeito das variáveis de processo (temperatura de vazamento,

composição química, etc) nas características metalúrgicas do produto final. Os testes serão realizados numa

empresa do setor sendo posteriormente feita uma seleção das amostras a caracterizar. A caracterização química

e metalúrgica será efetuada na lab. de metalurgia. No final do trabalho pretende-se estabelecer as condições

ótimas de processamento em função das geometrias de produto fornecidas pela empresa parceira do trabalho.

O trabalho será desenvolvido em colaboração com uma empresa de produção de produtos sanitários, em latão,

em implantação na zona de Braga.




Propostas de dissertação de Mestrado

1. Título. Definição de layout de protótipo industrial para separação gravítica de embalagens

tetrapack ®

2. Domínio Científico. Engenharia Mecânica/Energia e Ambiente

3. Orientador(es). C. Vilarinho e J. Carvalho (CVR)


5. Local de execução. Universidade do Minho – Departamento Engenharia Mecânica, CVR –

Centro para a Valorização de Resíduos

6. Resumo. Pretende-se abordar o ciclo de reciclagem/valorização das embalagens

Tetrapack ®, permitindo a recuperação de todas as suas frações constituintes: papel, plástico

e alumínio. Pretende-se desenvolver uma metodologia inovadora e integrada, que se inicia

com a recuperação de fibras de papel, que deverão reintegrar o ciclo produtivo de

embalagens da empresa. Segue-se a valorização da fração remanescente constituída por

plástico e alumínio, assente na inovadora tecnologia de pirólise. No final deste processo será

recuperado o alumínio, que será utilizado como desoxidante de ligas de ferro e em refusão

com fluxo protetor, produzindo-se, de forma acessória, gases de síntese de valor

acrescentado. Após cumprida a primeira etapa de investigação, efetuar-se-á o

dimensionamento de uma instalação à escala industrial. Será elaborado o anteprojeto da

instalação, em todas as suas componentes (mecânica, elétrica, térmica), incluindo o

esquema completo das unidades e subunidades que compõem o sistema de produção de

uma unidade industrial para aplicação da tecnologia proposta.




1. Título. Produção de Pellets para valorização de resíduo proveniente da indústria corticeira


3. Orientador(es). C. Vilarinho e E. Ferreira




6. Resumo. Pretende-se com este projecto avaliar a possibilidade de produção de pellets a

partir do resíduo de granulado negro de cortiça. Os pellets produzidos serão caracterizados e

a sua queima monitorizada por forma a avaliar as suas características principais quer do

ponto de vista de qualidade quer económica e ambiental. Assim, será feita a ficha técnica

dos pellets contendo as principais características dos mesmos, a saber: modo de emprego do

produto; boletins de análise do produto; projecto de rótulo do produto; ficha de segurança

do produto (se aplicável). Com este projecto a indústria corticeira pretende gerir de forma eficiente um dos seus

resíduos ao procurar uma solução que contribui quer para a sua sustentabilidade económica

quer para a sua sustentabilidade ambiental. Isto desde que fique demonstrada a viabilidade

técnica e económica da peletização do resíduo.




1. Título. Definição de layout e implementação de protótipos industriais para

descontaminação de efluentes


3. Orientador(es). C. Vilarinho e J. Carvalho (CVR)




6. Resumo. Desenho e projeto de um protótipo industrial, contendo o esquema

completo das unidades e subunidades de um sistema para tratamento de lixiviados

por intermédio de um sistema de filtração utilizando um adsorvente de baixo custo à

base de resíduos de cascas de ovo. Com base no layout definido anteriormente,

proceder-se-á à procura dos diversos componentes da instalação, disponíveis

comercialmente, e mais adequados para a assemblagem da unidade em questão.

Depois de devidamente listados e orçamentados, proceder-se-á à seleção e

aquisição dos equipamentos. Entre os equipamentos a adquirir incluem-se: i)

Equipamento básico de tratamento de resíduo para produção do adsorvente: um

moinho refinador de materiais brandos, uma estufa de secagem com circulação, um

crivo vibratório de separação, uma prensa de alto débito, entre outros. ii) lagoas de

residência, decantadores, filtros, etc.

Depois de se ter procedido à assemblagem da unidade, será realizada uma prova

final para avaliação de desempenho de todo o sistema. Neste contexto, deverá ser

definido e executado um plano fatorial de ensaios e dos valores das variáveis

operativas a considerar para cada ensaio, procedendo-se, posteriormente aos testes

finais de otimização.


Escola de Engenharia Departamento de Engenharia Mecânica

Proposta de dissertação de Mestrado 2012/2013

1. Título. Desenvolvimento de espumas metálicas para aplicações térmicas

2. Domínio Científico. Engenharia Mecânica

3. Orientador(es). D. Soares, J. Teixeira


5. Local de execução. Departamento de Engenharia Mecânica

6. Resumo.

A transferência de calor entre um fluido e uma superfície é frequentemente associada a alterações geométricas de superfícies (por exemplo, alhetas, micro indentações). O objectivo último é aumentar a taxa de transferência de calor pelo incremento da superfície de transferência, da alteração da estrutura do escoamento junto à superfície ou para potenciar os pontos de nucleação presentes na mudança de fase.

A procura de soluções compactas e de elevado desempenho (fluxos de energia elevados) tem estado na base do aparecimento de soluções inovadoras quer ao nível dos materiais quer ao nível do seu processamento. Neste contexto, têm recentemente despertado um interesse crescente a aplicação de espumas metálicas acopladas a superfícies sólidas. As aplicações na indústria electrónica, aeronáutica e em regeneradores de calor (presentes em motores de Stirling) são exemplos de aplicação deste conceito que proporcionam elevadas taxas de transferência de calor e/ou reduzida inércia térmica.

Se por um lado estes produtos são onerosos, permitem por outro lado uma costumização à aplicação desejada. As técnicas de prototipagem permitem o fabrico de soluções “à medida” em estruturas de elevada complexidade. A possibilidade de produzir componentes metálicos com dimensão, geometria e distribuição de porosidade controlada pela técnica de prototipagem rápida permite optimizar as condições de transferência requeridas. O presente projecto visa o desenvolvimento e fabrico de várias soluções construtivas para diversas aplicações térmicas, avaliar a sua exequibilidade e testar o seu desempenho.




Mecânica

Proposta de tema de mestrado




1. Título. Desenvolvimento de peças ocas com micro-estrutura interna para elevada resistência

específica

2. Orientador(es). Delfim Soares e Filipe Silva


4. Resumo. Os componentes mecânicos têm, em regra, massa excessiva em relação ao que é

necessário. Diversas zonas da peça, não sujeitas a esforços, poderiam ser ocas pois não há necessidade

de suportar tensões. Com recurso a prototipagem rápida assim como a tecnologias de fundição

avançadas, é possível desenvolver componentes micro-estruturados onde a massa existe apenas onde é

necessária. Isto permite a obtenção de componentes de elevada resistência e baixo peso.

Este projeto consiste no desenvolvimento e obtenção de um componente estrutural mecânico em 3D,

em alumínio, na continuação de estudo realizado para 2D (ver figura). O trabalho envolve o projeto do

componente assim como a otimização do processo de fabrico.

Este projeto será desenvolvido em parceria com a empresa RioGrande (EUA).

Exemplo de malha obtida em alumínio e em 2D Exemplo de peça que se pretende seja oca com

micro-estrutura interna





2012/2013

1. Título. Obtenção de componentes abrasivos por prensagem quente


3. Orientador(es). D. Soares, A. Guedes

4. Projecto de Mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Materiais


6. Resumo.

A produção de produtos abrasivos (mós,…) é feita com base na técnica de prensagema verde seguida de

sinterização. A mistura de pós abrasivos e dos materiais formadores da matriz e de porosidade são inicialmente

prensados, a frio, para obtenção de uma pré-forma em verde com rigidez suficiente para ser manuseado. Os

produtos compactados a frio são posteriormente submetidos a um ciclo térmico de sinterização para se

estabelecer uma ligação química entre partículas de abrasivo e matriz que vai conferir rigidez ao conjunto e as

propriedades necessárias em serviço. Neste ciclo forma-se, ainda, a estrutura porosa necessária à lubrificação da

ferramenta em serviço de modo a evitar o sobreaquecimento no ponto de contacto com a peça a trabalhar. Esta

estrutura porosa (a taxa de macroporosidade aberta na peça é elevada rondando os 30%) é uma componente

fundamental no desempenho da ferramenta abrasiva.

Neste trabalho pretende-se comparar a estrutura interna e as propriedades dos produtos abrasivos obtidos por

prensagem e sinterização com os obtidos por prensagem a quente. Será estudado o efeito da temperatura e do

tempo de sinterização (a pressão constante) sobre a morfologia interna do produto, a forma e distribuição da

porosidade. Será comparada a dureza final das mós para os dois tipos de processamento testado.





1. Título. Otimização da técnica de soldadura para restauro de sinos (em colaboração com uma empresa do

sector)

2. Domínio Científico. Materiais e Tecnologias de fabrico

3. Orientador(es). D. Soares e J. Barbosa


5. Local de execução. Lab. de Metalurgia e Lab. de Soldadura do DEM

6. Resumo. A soldadura de sinos é uma forma de recuperar sinos danificados por fractura. Como o sino é um

elemento sujeito a fortes impactos de percussão para se ouvir, a soldadura tem de feita de forma a que as

tensões geradas no impacto e vibração não voltem a fraturar o sino restaurado. Para isso é necessário definir os

parâmetros de soldadura e características de soldadura (I, V e velocidade de avanço), a composição química do

material de adição e controlo do ciclo de pré-aquecimento e de arrefecimento. As juntas soldadas serão

caracterizadas em termos metalúrgicos e mecânicos. Os parâmetros de soldadura definidos são específicos para

o produto estudado (sino) uma vez que a composição química tipicamente usada é específica do mesmo.

A necessidade e importância deste trabalho advém de, actualmente, o serviço não existir em Portugal sendo

necessário recorrer à importação do mesmo em empresas especialistas em soldadura, para ter um serviço

garantido ao cliente.

O trabalho será desenvolvido em colaboração com uma empresa especializada em restauro de sinos implantada

na zona de Braga.

Plano de trabalhos

O trabalho será desenvolvido em três fases: execução de soldadura de acordo com parâmetros previamente

selecionados, avaliação microestrutural e de composição química na zona de soldadura e determinação de

propriedades mecânicas no cordão de soldadura.

As soldaduras serão efetuadas pela técnica TIG sendo estudado o efeito da temperatura de pré-aquecimento

sobre a qualidade da junta soldada. Para este trabalho será utilizada uma liga metálica própria para produção de

sinos (com um teor de estanho mais elevado relativamente ao dos bronzes para outras aplicações). A

composição química do material de adição será ajustada em função dos resultados obtidos para acerto da

composição química final, no cordão de soldadura. Este parâmetro é importante pois as características de

sonoridade do produto final dependem do mesmo.

As diferentes juntas de soldadura serão avaliadas relativamente à sua microestrutura e composição química por

microscopia óptica e microscopia electrónica de varrimento. As propriedades mecânicas, no cordão de soldadura

e zona afectada termicamente, serão determinadas por análise de microdurezas.

No final do trabalho pretende-se definir os parâmetros de soldadura de um sino em termos de: ciclo térmico,

material de adição e parâmetros de soldadura (velocidade de soldadura, voltagem e intensidade). Será, ainda,

efectuado um teste de reparação de um sino com o procedimento definido.





2012-2013

1. Título. Projeto e desenvolvimento de um sistema de regeneração da energia de amortecimento em suspensões de veículos


3. Orientador(es). Eurico Seabra e Francisco Brito ou Jorge Martins


5. Local de execução. Laboratórios de Automação e de Motores do Departamento de Engenharia Mecânica


O desenvolvimento da indústria automóvel está fortemente dependente dos seguintes três factores: incremento da eficiência de utilização de combustíveis, minimização das emissões (nomeadamente de CO2) e melhoramento do desempenho global do automóvel.

Os Veículos eléctricos (EVs) têm vindo, cada vez mais, a ser alvos de grandes desenvolvimentos por parte da comunidade científica e da indústria automóvel no sentido de desenvolver sistemas de propulsão cada vez mais eficientes e seguros, tendo em conta as crescentes preocupações ambientais e a escassez e a falta de segurança dos recursos de petróleo.

Os sistemas tradicionais de accionamento para EVs incluem baterias, motores eléctricos, componentes mecânicos e respectivos sistemas de controlo. Nestes, a energia química/eléctrica é convertida em energia mecânica para accionar o veículo. Parte da energia eléctrica armazenada é consumida pelos componentes de dissipação, tais como: fricção, histerese magnética, e perda óhmica. Na actualidade, vários protótipos de veículos eléctricos têm surgido, desde aqueles que recorrem apenas à energia eléctrica acumulada nas baterias, àqueles que incorporam um dispositivo interno de geração eléctrica (motor de combustão, células de combustível) que extende a autonomia do veículo tornando-o prático de usar. Paralelamente novas motorizações têm aparecido, como o denominado motor-em-roda (motores eléctricos dentro de cada roda) e motores de alta velocidade e potência aplicados em veículos desportivos de elevado desempenho.

O conceito de accionamento híbrido prospera devido às limitações das baterias de veículos puramente eléctricos, com respeito à gama, preço e desempenho. Apesar da propulsão dos veículos híbridos ser assegurada principalmente pelo motor de combustão interna (ICE), uma característica inerente a estes sistemas é o seu potencial para aplicação de sistemas regenerativos de travagem, isto é, a capacidade de recuperação de energia cinética do veículo durante a travagem, que normalmente seria desperdiçada na forma de calor.

Estudos mostram que, em condução urbana, aproximadamente um terço a metade da energia de accionamento é consumida durante a travagem. Deste modo, a utilização de um sistema de travagem regenerativo tornou-se um dos métodos mais importantes para aumentar a autonomia do veículo movido a energia eléctrica.

Por outro lado, os carros eléctricos, tal como os veículos tradicionais, têm suspensões para amortecer a vibração provocada pela irregularidade e rugosidade do pavimento da estrada. Também esta energia é normalmente dissipada sob a forma de calor nos amortecedores de choque convencionais utilizados correntemente, não sendo desta forma reaproveitada de qualquer modo.

O objectivo principal deste trabalho de investigação é o projecto, desenvolvimento e construção de um protótipo de um sistema hidráulico integrado inovador (incluindo o controlador e o sistema hidráulico) para recuperar/regenerar a energia de amortecimento/suspensão, para aplicação em carros eléctricos/híbridos. A opção por sistemas hidráulicos deve-se à sua reconhecida fiabilidade, altíssima densidade de armazenamento de energia e robustez.

A filosofia de base a utilizar neste mecanismo consistirá no armazenamento da energia hidraulicamente para posterior utilização da mesma na fase de aceleração do veículo.





2012-2013

1. Título. Projeto, desenvolvimento de um sistema automatizado para realizar Attetional Set-Shifting Task (ASST)


3. Orientador(es). Eurico Seabra e João Oliveira (Escola de Saúde da UM)


5. Local de execução. Laboratórios de Automação do Departamento de Engenharia Mecânica e ICVS.


A utilização de testes de comportamento animal é essencial na compreensão da fisiopatologia de doenças neuropsiquiátricas e na investigação de novos tratamentos. A “Attention Set Shifting Task” (ASST) é uma tarefa comportamental que mimetiza em roedores um dos mais importantes testes neuropsicológicos humanos: o “Wisconsin Card Sorting Test”, alterado em inúmeras doenças que afetam o córtex pré-frontal, como o Parkinson ou a esquizofrenia. O ASST consiste numa sequência de tarefas nas quais o animal tem de selecionar, entre combinações de odor e textura, qual o estímulo relevante (que varia entre tarefas) para identificar o pote com comida.

Atualmente, a realização do ASST é muito dispendiosa em termos de tempo e recursos humanos, e é muito suscetível a erros dependentes do experimentador, o que limita a sua aplicabilidade. O objetivo deste projeto é desenvolver um equipamento que permita realizar este teste comportamental para roedores (ratos e ratinhos) de um modo semiautomático, de modo a facilitar a sua aplicação, seguindo as seguintes tarefas principais:

1. Estudo do protocolo de ASST (4 semanas)

Nesta fase pretende-se que o aluno estude as várias fases do ASST e estabeleça a forma de automatizar o desenrolar da tarefa. É esperado que o aluno crie esses mecanismos no laboratório. Apesar de a opção anterior ser preferencial, o aluno deverá também estudar soluções existentes no mercado.

2. Desenho do equipamento (4 semanas)

Nesta fase pretende-se que o aluno desenhe o equipamento onde os animais vão executar esta tarefa. Esse equipamento deverá conter todos os mecanismos definidos em 1 e poder ser observado remotamente. O dispositivo deverá criar um output que possa ser utilizado quer para controlar a performance dos animais sujeitos ao teste, quer da correcta funcionalidade do dispositivo. Para tal, o equipamento deverá ser totalmente controlado electronicamente, nomeadamente através de um computador que será acoplado ao equipamento e eventualmente através da internet, no site do ICVS. A componente de controlo electrónico e informático estará a cargo de alunos dessas áreas que estarão a trabalhar simultaneamente neste projecto.

3. Montagem (30 semanas)

Nesta fase, o aluno deverá colocar os resultados das tarefas 1 e 2 em prática. É esperado que no final desta fase o equipamento esteja finalizado para ser testado.

4. Testes (12 semanas)

A fase de testes servirá para que o aluno utilize este equipamento para verificar a performance dos animais. O aluno deverá testar dois grupos de animais: teste no ASST manual vs teste no ASST automatizado.





2012-2013

1. Título. Projeto e desenvolvimento de sistema universal de motorização para acoplamento em cadeiras de rodas


3. Orientador(es). Eurico Seabra e Luís Ferreira da Silva


5. Local de execução. Laboratório de Automação do Departamento de Engenharia Mecânica


A independência e a autónoma mobilidade de uma pessoa com deficiência motora é um processo de elevado valor, permitindo uma boa qualidade de vida e uma conquista significativa. No mercado estão disponíveis inúmeros mecanismos que viabilizam a mobilidade de pessoas com tais deficiências sendo a cadeira de rodas um do objetos indispensáveis para pessoas que apresentam dificuldade de locomoção.

Uma cadeira de rodas é um sistema que permite a deslocação através de quatro rodas colocadas nos extremos de uma cadeira onde se senta o deficiente motor, atualmente existe uma vasta gama de modelos com a mais variada função podendo ser de acionamento manual ou motorizado. Se por um lado as cadeiras de roda motorizadas possibilitam um reduzido esforço físico também por outro são múltiplas vezes mais caras que as manuais, levando a grande maioria dos utilizadores a conformar-se com o uso das cadeiras manuais.

No âmbito do trabalho desta tese de dissertação, pretende-se projetar um módulo de locomoção motorizado, que possa ser acoplado a cadeiras de rodas manuais convencionais. Uma das grandes vantagens para além do custo reduzido, é a possibilidade de usufruir dos benefícios da cadeira motorizada sem perder a liberdade que o modelo manual proporciona oferecendo maior agilidade, leveza e facilidade de transporte quando dobrável. O módulo de locomoção não é mais que uma opção, já que o equipamento pode ser colocado para utilização em grandes distancias e percursos mais difíceis e retirado para o uso em pequenas solicitações.





2012-2013

1. Título. Estudo e conceção de um novo dispositivo médico auxiliar para a extração de dentes e raízes.

2. Domínio Científico. Engenharia Mecânica - Projeto Mecânico


4. Projeto de Mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

5. Local de execução. Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade do Minho

6. Resumo. O presente trabalho consiste no estudo, conceção e desenvolvimento de um novo dispositivo médico que sirva de meio de auxílio ao ato médico de extração de dentes, com ou sem coroa. A extração de dentes é uma tarefa sensível, a qual, tem de obedecer a um procedimento cuidado e rigoroso. Na extração simples, e uma vez anestesiada a zona a intervir, o dente é luxado, ou seja, descolado do osso com um tipo de alavanca em movimento alternado, e por vezes rotativo, o qual permite romper os ligamentos. Após estar concluída a rutura dos ligamentos é então extraído o dente com o recurso a um boticão. Terminada esta etapa, poderá ser necessário suturar a gengiva com alguns pontos cirúrgicos. Este procedimento torna-se complicado quando não existe a coroa do dente ou esta é muito reduzida, devido a não existir uma zona saliente para agarrar o dente com os instrumentos de extração. Por outro lado, os boticões existentes e específicos para este tipo de extração poderão não ser os mais indicados para promoverem a rutura dos ligamentos. Assim sendo, torna-se necessário estudar outras possibilidades de instrumentos de extração que aliem a facilidade à segurança de manipulação do dente a extrair, permitindo, deste modo, uma extração com um mínimo de danos na gengiva, ou noutros locais adjacentes à zona a intervir.





2012-2013

1. Título. Desenvolvimento de sistema KERS Hidráulico


3. Orientador(es). Eurico Seabra, Jorge Martins ou Francisco Brito


5. Local de execução. Laboratórios de Automação e de Motores do Departamento de Engenharia Mecânica

6. Resumo. O desenvolvimento da indústria automóvel está fortemente dependente dos seguintes três factores: incremento da eficiência de utilização de combustíveis, minimização das emissões gasosas (nomeadamente o CO2) e melhoramento do desempenho global do automóvel.

Os Veículos eléctricos (EVs) têm cada vez mais, vindo a ser alvos de grandes desenvolvimentos por parte de investigadores e da indústria automóvel no sentido de desenvolver sistemas de propulsão mais eficientes e seguros, devido às crescentes preocupações ambientais e de escassez de recursos de petróleo.

Os sistemas tradicionais de accionamento para EVs incluem baterias, motores eléctricos, componentes mecânicos e respectivos sistemas de controlo. Nestes, a energia química ou energia eléctrica é convertida em energia mecânica para accionar o veículo, enquanto é consumida energia pelos componentes de dissipação, tais como: fricção, histerese magnética, e perda óhmica. Na actualidade, vários protótipos de veículos eléctricos têm surgido, accionados apenas a energia eléctrica (baterias), ao estendido a sua gama, com a utilização de motores de combustão internas ou pilhas de combustível. Paralelamente novos protótipos têm aparecido, como o denominado motor-in-wheel (motores eléctricos dentro de cada roda) e motores de alta velocidade e potência.

O conceito de accionamento híbrido prospera devido às limitações das baterias, com respeito à gama, preço e desempenho. Uma vantagem muito importante do sistema de accionamento híbrido é o potencial para aplicação de sistemas regenerativos de travagem, isto é, armazenamento e capacidade de recuperação de energia que normalmente seria desperdiçada na forma de calor. Porém, esta recuperação de travagem eléctrica é bastante condicionada, por um lado pela limitada energia de armazenamento e potência possível no armazenamento (as baterias são de carga e descarga lenta), como na potência dos motores/geradores, nomeadamente nos motor-in-wheel.

Estudos mostram que, em condução urbana, aproximadamente um terço a metade da energia de accionamento é consumida durante a travagem. Deste modo, a utilização de um sistema de travagem regenerativo tornou-se um dos métodos mais importantes para aumentar a autonomia do veículo movido a energia eléctrica.

O objectivo principal deste trabalho de investigação é o projecto, desenvolvimento e construção de um protótipo de um sistema hidráulico (incluindo o controlador e o sistema hidráulico) para recuperar/regenerar a energia de travagem, para aplicação em carros de eléctricos/híbridos. A opção por sistemas hidráulicos é devida à sua reconhecida fiabilidade, altíssima densidade de armazenamento de energia, robustez e elevadíssima potência específica disponível pelos pequenos motores/geradores hidráulicos. Usando o sistema hidráulico será possível que, por mais potente que seja a travagem, a sua energia possa ser inteiramente recuperada, o que nunca poderá acontecer em sistemas eléctricos.

A primeira parte deste projecto inclui a utilização da linguagem de programação Modelica para modelar o sistema global (o controlador e a respectiva planta/parte física hidráulica). Esta linguagem caracteriza-se por ser especialmente apropriada para a modelação de sistemas que recorrem a várias tecnologias, como se trata do caso presente. A modelação global do sistema permitirá, com a respectiva simulação, prever o comportamento do controlador bem como da planta hidráulica, antes do protótipo do controlador desenvolvido ser aplicado à planta hidráulica.





2012-2013

1. Título. Controlo automático dos parâmetros cinemáticos de uma guia/mesa linear actuada por servomotor

2. Domínio Científico. Engenharia Mecânica – Automação e Controlo

3. Orientador(es). Eurico Seabra e Hélder Puga


5. Local de execução. Laboratórios de Automação e de Fundição do Departamento de Engenharia Mecânica

6. Resumo Com a realização deste trabalho pretende-se projectar, desenvolver e implementar um sistema de controlo de posição, velocidade e aceleração de uma guia/mesa linear actuada por servomotor. O sistema de controlo a desenvolver será baseado numa placa de aquisição de dados (DAQ) e no software LabVIEW da National Instruments. A razão da escolha desta arquitectura de controlo prende-se com o facto de se pretender neste trabalho um sistema altamente configurável em termos da selecção de diferentes parâmetros cinemáticos para a guia/mesa linear, tais como os relativos a: curso de movimentação, perfis de velocidade e rampas de aceleração e também pelo facto do software LabVIEW permitir uma excelente visualização, manipulação, verificação e gravação de dados. (incluindo um breve estado da arte). A mesa linear atuada por servomotor que será desenvolvida neste trabalho de dissertação tem como principal objetivo a sua futura utilização num processo de fundição inovador.





2012-2013

1. Título. Estudo de um sistema de medição para a avaliação dinâmica de cames conjugadas no equipamento MultiWeave

2. Domínio Científico. Engenharia Mecânica - Projeto Mecânico




6. Resumo. Pretende-se aqui o estudo e a implementação de um sistema de medição que permita avaliar o comportamento dinâmico de um sistema mecânico de controlo de movimento baseado em cames conjugadas. Estas cames são responsáveis pela geração de movimentos complexos de um conjunto de órgãos mecânicos que existe no equipamento pré-industrial MultiWeave (Weaving Machine for Producing Multiaxial Fabrics), projectado e desenvolvido especificamente para a produção de tecidos multiaxiais, no Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade do Minho. O sistema de medição, além de possuir um sensor laser de triangulação (já adquirido), para medir, sem contacto, distâncias com elevada resolução, deverá medir os seguimentos, excentricidades e distâncias de movimentação, de forma a validar as curvas de deslocamento dos seguidores das cames, os quais determinam, por derivação, as curvas de velocidade, aceleração e impulso. Este estudo deverá conduzir ao estudo dinâmico que se poderá efetuar ao(s) conjunto(s) came-seguidor: avaliação da geometria das cames e da sua montagem, avaliação de fenómenos anómalos como perdas de contacto entre seguidor e came, vibrações excessivas, etc. O sistema de medida será baseado na utilização de um PC com uma placa de aquisição de dados para o registo, visualização e análise dos sinais obtidos a partir do sensor laser referido. O desenho final, conceptual, do sistema de medição, com a indicação, detalhada, dos seus elementos constituintes deverá estar incluído no relatório final, bem como toda a série de desenhos técnicos e outras modelações 3D necessárias à compreensão da amarração do elemento sensor, juntamente com os cálculos de base que permitiram justificar a sua conceção final.





2012-2013

1. Título. Optimização do Processo de Extrusão por Corte por Simulação Numérica

2. Domínio Científico. Engenharia Mecânica - Projecto Mecânico

3. Orientador(es). Eurico Seabra e Nuno Peixinho



6. Resumo. O propósito deste projecto é a optimização, recorrendo a técnicas de simulação numérica, do processo de maquinagem de extrusão por corte, vulgarmente conhecido por operação de “picagem”. Esta operação é utilizada na produção/geração dos dentes das limas. A obtenção dos gumes cortantes das limas é realizada através da penetração, por golpe, de um cunho cortante ou cinzel, com forma específica, no corpo base da lima, numa cadência que pode atingir os 200 Hz. Esta operação designa-se por "picagem da lima". A profundidade dessa penetração é um dos principais parâmetros definidores da qualidade final de uma lima dado que dela depende o seu desempenho de corte. Por esta razão a qualidade dos dentes é o principal problema do processo de fabricação das limas. Para que uma lima adquira características de qualidade a profundidade de penetração do cinzel (operação de picagem), que determina a altura dos dentes, deve ficar dentro de uma dada tolerância relativamente ao seu valor padrão (optimização da capacidade de corte). Assim deste modo, o parâmetro mais importante envolvido na produção dos dentes da lima é o desempenho de corte do cinzel. É de realçar que existem centenas de formas de limas e cada uma com geometria de dente específica. Deste modo a optimização da geometria do cinzel em função da geometria do dente pretendida, reveste-se de vital importância para as empresas industriais fabricantes de limas, dado que apresenta uma mais valia económica muito significativa. Com este projecto pretende-se modelar e simular por métodos numéricos computacionais a penetração do cinzel no corpo base da lima em função de múltiplas variáveis, tais como: geometria do cinzel, material do cinzel, força de impacto do cinzel, material e forma do corpo base da lima. Esta operação de “picagem” é muito complexa, visto que a formação do dente é feita por “extrusão”(sem fieira) de material que durante a penetração do cinzel no corpo base da lima se vai acumulando à sua frente. Como se trata de uma operação que não envolve arranque de apara, podemos concluir que todo o material removido à passagem do cinzel se transfere para cima e para a frente (há conservação de volume) criando assim um certo enrugamento, que origina o aspecto irregular das arestas do dente.





2012-2013

1. Título. Projeto, desenvolvimento e validação de um sistema automatizado de paradigmas de stress para roedores


3. Orientador(es). Eurico Seabra e João Oliveira (Escola de Saúde da UM)


5. Local de execução. Laboratórios de Automação do Departamento de Engenharia Mecânica e ICVS.


Devido à elevada prevalência de patologias associadas ao stress, a indução de stress crónico em animais é um modelo muito usado em investigação biomédica para compreender os seus mecanismos e desenvolver estratégias terapêuticas. Existem dois modelos de exposição a stress: o stress crónico imprevisível, que implica a exposição diária, por 1 hora, a estímulos agressivos como água fria, ar quente, sobrelotação e barulho e o stress crónico moderado, que implica uma exposição permanente a estímulos como cama molhada, caixa inclinada, privação de comida, privação de água e alteração do ritmo circadiano.

O objetivo deste projeto é automatizar o processo de indução destes modelos de stress em roedores (ratos e ratinhos), o que permitiria poupar tempo e recursos humanos e, sobretudo, padronizar o mais possível a exposição aos diferentes stressores. Para isso pretende-se desenvolver um equipamento onde os animais residam e possam ser expostos ao stress. Pretende-se também efetuar testes sistemáticos de validação do sistema automatizado desenvolvido.





2012-2013

1. Título. Projeto e desenvolvimento de um tribómetro linear para materiais deformáveis




5. Local de execução. Laboratórios de Automação do Departamento de Engenharia Mecânica


A pele encontrasse exposta diariamente a enumeras agressões de carater mecânico, químico e microbiológico. Muitas destas agressões prendem-se com a interação da pele com produtos têxteis, com aplicação de cremes, com dispositivos da área da medicina, entre muitos outros casos. Este tipo de contato altera as propriedades da pele como a elasticidade, rugosidade ou a hidratação.

Neste sentido, nasceu a necessidade de tentar analisar e controlar o comportamento da interação da pele com outros elementos para minimizar situações de danos na pele, que causam muitas vezes dor e irritação, ou simplesmente para melhorar o nível de conforto. Um parâmetro importante para chegar a este objetivo é a análise do coeficiente de atrito existente entre a pele e superfície em contato, onde para determinação do mesmo é necessário conceber e construir um equipamento próprio. Neste sentido, o presente estudo tem como objetivo o desenvolvimento de um equipamento tribológico capaz de obter o coeficiente de atrito para situações específicas do comportamento da pele com produtos têxteis e com a aplicação de cremes e também obter o enrugamento da pele para estudar a relação da mesma com a idade.

Neste trabalho de dissertação pretende-se realizar o projeto e o desenvolvimento de um equipamento capaz de obter o coeficiente de atrito da interação de pele com uma outra superfície, e também obter enrugamento de uma determina extensão de pele. Sendo o objetivo primordial a aplicação do equipamento para ensaios de interação de tecidos têxteis com a pele, comportamento da pele devido à aplicação de cremes e também associar o enrugamento da pele à idade da mesma. O equipamento a desenvolver para tal efeito é designado por tribómetro, sendo neste trabalho tratar-se de um tribómetro linear para ser utilizado em materiais deformáveis.




Mecânica




1. Título. Desenvolvimento de um sistema automático de construção de modelos para

fundição.

2. Domínio Científico. Materiais e Mecânica de Materiais

3. Orientador(es). Eurico Seabra, Filipe Silva, e responsável da empresa Zollern)

4. Local de execução. Laboratório Interdisciplinar de Materiais Funcionais – Pav. 4 e empresa Zollern

5. Resumo. Neste trabalho pretende-se:

A fundição por cera perdida requer uma tarefa que consiste de construção de uma árvore (ver figura)

onde os modelos das peças estão ‘soldadas’. Esta tarefa é realizada manualmente com os respetivos

custos adicionais de mão-de-obra. Para além disto existe uma variabilidade muito grande quanto aos

qualidade do ponto de junção, distâncias entre peças, etc, derivadas do processo manual não ser muito

repetível. Por forma a obviar estes problemas, o presente trabalho propõe-se projetar e apoiar a

construção de um sistema automático de montagem de modelos de cera.

Este trabalho será desenvolvido em colaboração com a empresa Zollern (Porto) e deverá levar á

construção e teste de um protótipo.

Exemplo de construção de uma árvore de modelos em cera




Proposta de dissertação de Mestrado - JM1

2012/2013

1. Título.

MODELO TERMO-ELÉTRICO DE GERADORES TERMO-ELÉTRICOS

2. Domínio Científico.

Eng. Mecânica - energética

3. Orientador(es).

Francisco Brito

Jorge Martins

4. Projecto de Mestrado.

sim

5. Local de execução.

Laboratório de Motores.


O setor automóvel está cada vez mais pressionado com metas cada vez mais exigentes no que toca à eficiência

energética e às emissões. A potência térmica libertada pelos gases de escape é da mesma ordem de grandeza da

potência útil do motor de combustão. Tendo em conta que a temperatura dos gases de escape é elevada, existe um

bom potencial de recuperação desta energia. Ela pode ser convertida em eletricidade utilizando geradores

termoelétricos de efeito Seebeck. Esta tecnologia tem potencial uma vez que marcas como a BMW, Volkswagen e

Honda estão também a estudar esta tecnologia.

Um dos grandes potenciais de melhoramento destes sistemas que ainda não foi conseguido na indústria é a

otimização da sua transferência de calor.

No laboratório de motores temos trabalhado em vários protótipos em que explorámos a tecnologia dos Heat Pipes,

conseguindo reduzir ao mínimo a resistência térmica do conjunto.

Pretende-se tirar todo o partido desta abordagem desenvolvendo o modelo térmico e elétrico existente melhorando-o

e comparado-o com os resultados experimentais. O aluno beneficiará da experiência e know-how acumulado dos

tutores e de três mestrados já realizados nesta área por alunos do DEI.





2012/2013

1. Título.

DESENVOLVIMENTO DE KIT DE CONVERSÃO PARA VEÍCULO HÍBRIDO-ELÉTRICO



3. Orientador(es).

Jorge Martins

Francisco Brito


sim


Laboratório de Motores e empresa.


Uma empresa pretende fazer kits de conversão de carros normais para funcionarem como elétricos. O DEM e esta

empresa ganharam um Vale inovação para explorar este projeto, pelo que existirão verbas para investir na

construção do protótipo de estudo.

De facto, a hibridização é vantajosa para a redução de consumos, especialmente em ambiente urbano. A adição de

um kit de motorização elétrica para funcionar nos regimes em que o motor de combustão é pouco eficiente (baixas

velocidades, pára-arranca) tem um bom potencial de poupança nos custos de operação do veículo.

A ideia será desenvolver e construir um kit de conversão para veículos convencionais. O objetivo será explorar as

diferentes opções de conversão de forma a ter um kit o mais universal possível, que minimize a complexidade de

componentes (custo de material) e o tempo requerido para a conversão (custo de mão de obra).

Na Integradora VIII foi já levado a cabo o estudo preliminar da viabilidade do uso de motores na roda. O aluno

continuará este trabalho, avaliará as outras soluções e os componentes existentes no mercado e finalmente

construirá o protótipo de teste. Existirá também o apoio oficinal da empresa.





2012/2013

1. Título.

DESENVOLVIMENTO E FABRICO DE UM CARRO ELÉTRICO



3. Orientador(es).

Jorge Martins

Francisco Brito


sim


Laboratório de Motores e empresa - TomLeite Unipessoal


A Empresa TomLeite Unipessoal está a construir um moto-planador elétrico. Partindo deste desenho fez-se a

evolução da carlinga para um triciclo elétrico, trabalho este levado a cabo numa dissertação neste ano.

O desenho global do triciclo está concluído, tal como as suspensões, mas falta o trabalho de pormenor.

Relativamente à construção, a carcassa está moldada, faltando tudo o restante, incluindo chassis e restantes

partes mecânicas (suspensões, etc.).

Haverá possibilidade de outros projetos com esta empresa, nomeadamente na otimização dos sistemas

mecânicos do moto-planador, tais como o desenvolvimento de uma nova solução para os comandos do avião,

desenho da solução da colocação dos motores elétricos escamoteáveis, etc.





2012/2013

1. Título.

ANTE-PROJETO DE CARRO ELÉTRICO



3. Orientador(es).

Jorge Martins

Francisco Brito


sim


Laboratório de Motores e SMS InCharge.


O Laboratório de motores tem vindo a trabalhar com a SMS InCharge, uma das poucas construtoras de carros

elétricos nacional, incluindo no desenvolvimento dos seus veículos. Este projeto consistirá na avaliação e escolha

dos componentes a incorporar num carro elétrico, de modo a cumprir os requisitos de projeto.

Existe ainda uma outra possibilidade de projeto que consistirá na fabricação de um carro elétrico a partir de uma

carroçaria existente no Laboratório de Motores.





2012/2013

1. Título.

DESENVOLVIMENTO ESTRUTURAL DE VEÍCULOS



3. Orientador(es).

Jorge Martins

José Meireles


sim


Laboratório de Motores e empresa LusoMotors.


A empresa LusoMotors desenha, projeta e fabrica vários tipos de veículos, pelo que necessita de um estagiário para

apoio nessas funções.





2012/2013

1. Título.

AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE SISTEMAS DE RECUPERAÇÃO DE GASES DE ESCAPE



3. Orientador(es).

Francisco Brito

Jorge Martins

Luís Martins


sim




O Laboratório de Motores desde há muito que se vem envolvendo em projetos de recuperação da energia dos gases

de escape de motores de combustão interna. Este trabalho será continuado pela utilização de micro-turbinas (ORC -

Organic Rankine Cycles) e pela otimização do atual sistema baseado em conversores termo-elétricos e heat pipes.

O trabalho envolverá como tarefas o teste dos geradores incorporados a motor de combustão em bancada e

também a simulação de ciclos de condução com um programa desenvolvido no DEM em anteriores mestrados

adaptando-o para incorporar estes dispositivos. Será assim possível avaliar o potencial destes sistemas não já em

condições ideais e estacionárias mas em ciclos de condução realistas.





2012/2013

1. Título.

OTIMIZAÇÃO DE UM SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOS PARA VEÍCULOS



3. Orientador(es).

Jorge Martins

Francisco Brito

Luís Martins


sim




Este ano alguns alunos do mestrado em mecatrónica desenvolveram um sistema de aquisição de dados para

veículos incorporando acelerómetros, giroscópios, GPS, velocímetro, dados OBDII (On-Board Diagnosis), sensor

barométrico, etc. O sistema deverá estar funcional tanto em termos de hardware como de software, mas é

necessário desenvolver o processo de integração dos sinais dos vários sensores para a caracterização do ciclo de

condução em termos de distância percorrida, velocidade instantânea, inclinação do terreno, etc. Esta tarefa será

facilitada pelo estudo das soluções atualmente usadas em aplicações de aviónica, etc, de forma a minimizar as

distorções dos dados causadas por erros de medida. Interessará também ligar este modelo ao modelo mais geral de

funcionamento de veículos de análise de ciclos de condução existente no DEM.





2012/2013

1. Título.

OTIMIZAÇÃO DO FREIO DINAMOMÉTRICO DE 600 Cv DO LABORATÓRIO DE MOTORES (INCLUI OPERAÇÃO DE MOTORES E SISTEMAS DE RECUPERAÇÃO DE ENERGIA)



3. Orientador(es).

Jorge Martins

Eurico Rodrigues


sim




O Laboratório de Motores possui um freio dinamométrico para teste de motores até 600 Cv, que se encontra a

adaptar. No entanto, será necessário otimizar o seu funcionamento, nomeadamente no que toca ao seu controlo e

aquisição de dados. Posteriormente deverá ser instalado um motor e ser testado. O trabalho também poderá incluir

o teste de sistemas de recuperação de energia acoplados ao motor.

O laboratório tem tido pedidos de empresas ligadas à competição automóvel interessadas no uso deste freio

dinamométrico para desenvolvimento dos seus motores.





2012/2013

1. Título.

TESTE DE MOTORES DIESEL COM BIO-COMBUSTÍVEIS



3. Orientador(es).

Jorge Martins

Eurico Rodrigues


sim




O DEM está a trabalhar com um grupo da Universidade NOVA de Lisboa, onde estão a desenvolver novos

biocombustíveis que será necessário testar de modo a avaliar as suas características em termos de potência e de

emissões gasosas. Provavelmente esses combustíveis terão de ser queimados em misturas binárias (biocomb-

gasóleo ou biocomb-biodiesel) de modo a poderem funcionar devidamente no motor. Este trabalho será feito em

coordenação com os trabalhos de produção de bio-combustíveis do grupo da Prof.ª Cândida Vilarinho.





2012/2013

1. Título.

DESENVOLVIMENTO DE SISTEMA DE INJEÇÃO E DE DISTRIBUIÇÃO PARA MOTORES



3. Orientador(es).

Jorge Martins

Francisco Brito

Eurico Rodrigues


sim




O Laboratório de Motores tem um motor BMW K75 que está a ser adaptado para funcionar com elevado rendimento

segundo o ciclo sobre-expandido. Este motor irá ser utilizado nomeadamente como extensor de autonomia para

veículos elétricos. Necessita de ser evoluído e otimizado tanto a nível de injeção como de abertura de válvulas de

modo a ficar ainda mais eficiente. Isto incluirá o desenvolvimento da árvore de cames (nomeadamente otimização

do atraso ao fecho da admissão), da taxa de compressão geométrica, e da injeção.





2012/2013

1. Título.

DESENVOLVIMENTO DE BATERIAS DE FLUXO



3. Orientador(es).

Jorge Martins

Francisco Brito


sim


Laboratório de Motores e empresa.


Existe uma empresa interessada em desenvolver este tipo de baterias tanto a nível de utilização em veículos como

para utilização de armazenamento de eletricidade em grandes quantidades (bombas de fornecimento de

combustível e energia).

Na Integradora VIII foi levado a cabo um estudo preliminar desta tecnologia, seu potencial e limitações. Pretende-se

dar continuidade a este estudo indo mais a detalhe na sua análise, nomeadamente através da simulação de ciclos

de condução de veículos elétricos com esta tecnologia comparando-a com outras soluções (por ex. Li-ion, Pb, pilhas

de combustível) e possivelmente a construção de um pequeno protótipo de teste com o apoio da empresa.





2012/2013

1. Título.

ESTUDO E DESENVOLVIMENTO DE KIT DOMÉSTICO PARA ABASTECIMENTO DE VEÍCULOS A GÁS NATURAL



3. Orientador(es).

Francisco Brito

Luís Martins

Jorge Martins


sim


Laboratório de Motores e empresa


O gás natural é um combustível barato (comparativamente aos combustíveis fósseis líquidos e mesmo ao GPL) que

promove a diversidade energética do país (o que é positivo em termos de segurança de fornecimento de energia).

Quando comprimido (CNG – compressed Natural Gas) pode ser usado na a propulsão de veículos. Os carros a CNG

são bastante populares em alguns países. Apesar do gás natural estar disponível em muitas habitações uni-

familiares portuguesas não é usado em veículos ligeiros no nosso país.

A atual tendência de contenção de custos dos cidadãos e empresas pode tornar os veículos a CNG uma alternativa

bastante atrativa. A ausência de uma rede de abastecimento de veículos poderia ser compensada pelo

abastecimento doméstico ou em empresa através da utilização de kits de compressão e abastecimento de veículos.

Existe uma empresa que atualmente já faz transformação de veículos para GPL e estava interessada em avaliar o

potencial do mercado dos carros a CNG transformados.

O objetivo deste trabalho será o estudo energético e económico (bem como do enquadramento legal) do potencial

dos veículos transformados para CNG e dos respetivos sistemas de abastecimento doméstico ou em posto de

combustíveis. Este trabalho será feito em estreita colaboração com a empresa e provavelmente poderá envolver a

transformação e teste de veículos e kits de abastecimento.





2012/2013

1. Título.

DESENVOLVIMENTO DE BANCADA DE TESTE DE POWERTRAINS ELÉTRICOS



3. Orientador(es).

Jorge Martins

Francisco Brito


sim




O âmbito do Projeto “MOBI-MPP – Assessment and Development of Integrated Systems for Electric Vehicles” Está a

ser construída uma bancada de teste de powertrains de veículos elétricos. Esta bancada terá por objetivo permitir o

teste de motores elétricos, baterias, range extenders e outros componentes de veículos elétricos submetendo-os a

solicitações semelhantes às encontradas em ciclos de condução. Para esta simulação são aplicados volantes de

inércia (que simulam a inércia do carro) e motores/geradores (que simulam descida e subida de rampas). Será

necessário finalizar a construção da bancada, colaborar com os alunos de eletrónica que programarão o controlo do

motor/gerador com o modelo energético/físico do carro e levar a cabo a simulação dos componentes desenvolvidos

no Projeto MOBI-MPP.




Mecânica





1. Título. Desenvolvimento de um processo de desaglomeração de Nano-tubos de

Carbono para produção de componentes de alta resistência

2. Orientador(es). Filipe Silva e Delfim Soares

3. Local de execução. Laboratório Interdisciplinar de Materiais Funcionais – Pav. 4.


Os materiais, em particular as ligas de alumínio, quando reforçadas com nano tubos de carbono podem

aumentar drasticamente as suas propriedades mecânicas (cerca de 200%). Para isso é fundamental

garantir uma boa desagregação dos aglomerados de nano-tubos, que se mantêm unidos devido a forças

de Van der Walls. A desagregação tem sido realizada por processos mecânicos, com resultados pouco

satisfatórios face às potencialidades dos CNT’s. Este trabalho pretende desenvolver um novo processo

baseado nas forças de corte desenvolvidas em escoamentos de micro-fluidos e na atomização de

partículas líquidas.

Este trabalho consiste pois no desenvolvimento do processo e na sua otimização.

O trabalho deve ser finalizado validando os resultados de dispersão obtidos, quer através de análise

estatística quer sobretudo da produção de pequenos provetes e teste dos mesmos para obtenção das

propriedades resultantes.

O sucesso nos resultados deste trabalho pode resultar num passo importante na produção de

componentes leves de alta resistência, para a indústria automóvel e aeronáutica.

Processo de desagregação de aglomerados de Nano-Tubos de Carbono.




Mecânica

Proposta de tema de mestrado




1. Título. Desenvolvimento de peças ultra-leves ocas com micro-estrutura interna para

aplicações em joalharia.

2. Orientador(es). Filipe Silva e Delfim Soares


4. Resumo. Os componentes de joalharia, em virtude do elevado preço das matérias primas, devem ter

a menor espessura possível e alguma resistência mecânica. Isto envolve a obtenção de peças ocas com

uma micro-estrutura interna que lhe confira resistência. As espessuras das paredes assim como da

micro-estrutura devem ser da ordem dos 0,2 a 0,4 mm. Com recurso a prototipagem rápida assim como

a tecnologias de fundição avançadas, é possível desenvolver componentes micro-estruturados ocos

onde a massa existe apenas onde é necessária. Isto permite a obtenção de componentes de elevado

volume, baixo peso, e a resistência necessária.

Este projeto consiste no desenvolvimento e obtenção de um componente de joalharia em 3D (anel),

com base em trabalho já desenvolvido em 2D. O trabalho envolve o projeto e a otimização do processo

de fabrico.

Este trabalho será desenvolvido em parceria com a spin-off da Univ. do Minho Extreme Materials e

com a empresa RioGrande (EUA).

Exemplo de peça obtida em 2D Anel que se pretende seja oco e micro-estruturado no

interior




Mecânica

Proposta de tese de mestrado




Título.

Mecanismos de falhas mecânicas em sistemas protéticos dentários baseados em

zircônia, suportados por implantes


Engenharia Mecânica

2. Orientador(es).

Julio Souza, Filipe Silva, Bruno Henriques

Local de execução: Laboratório Interdisciplinar de Materiais Funcionais, Pav. 4


A reabilitação oral associada aos implantes dentários vem se tornando capaz de devolver ao paciente

função mastigatória, conforto, estética, fonação e saúde em geral. Entretanto, defeitos topográficos em

áreas de conexões dos implantes e estrutura protética oriundos do processo, além de gerar falhas,

facilitam o acúmulo de biofilmes e fluidos orais. Este projeto propõe a criação de uma metodologia

adaptada para investigar mecanismos de falhas em sistemas implante-próteses sujeitas a fadiga e

corrosão em contato com biofilmes orais. Implantes e pilares de titânio assim como próteses de

zircônia-porcelana ilustrados na Figura abaixo estão a ser fornecidos por indústrias de biomateriais

líderes na América Latina (Neodent, Curitiba, Brasil) e Europa (Strauman, Suíça). Características

topográficas assim como interfaciais serão estudadas por técnicas microscópicas como FEGSEM-EDS

e AFM. Para simular o meio ambiente oral, os sistemas implante-próteses serão estudados também por

testes de mecânicos de fadiga sob cargas de 20 a 200 N em período variados sob imersão em saliva

artificial contendo biofilmes. Este projeto estabelece uma importante e multidisciplinar colaboração

entre indústria e grupos de investigação americanos e europeus compostos de dentistas, físicos e

engenheiros (biomédicos, mecânicos e de materiais) como o objetivo de estudar e desenvolver métodos

para testar a performance de materiais aplicados em medicina dentária. Os resultados esperados podem

contribuir para um melhor entendimento do comportamento mecânico de sistemas implante-próteses

considerando o efeito dos biofilmes sobre superfícies e conexões.


Figura. Ilustração de um sistema protético dentário suportado por implante.




Mecânica




1. Título. Desenvolvimento de um dispositivo de fixação rápida de dentes para modelos

pedagógicos.


3. Orientador(es). Filipe Silva, e responsável da empresa Denteduco)



Os profissionais de medicina dentária praticam os procedimentos de tratamentos dentários em modelos

físicos semelhantes aos maxilares humanos. Nestes, é necessário substituír, com frequência, dentes que

ficam danificados. Pretende-se, neste trabalho, desenvolver um sistema de fixação rápida dos dentes,

que permita a substituição expedita dos mesmos. Pretende-se ainda fazer a análise de custos quer do

dispositivo quer da implementação industrial de uma linha de fabrico destes produtos.

Este trabalho será desenvolvido em colaboração com a empresa Denteduco (Porto) e deverá levar á

implementação de uma linha de produção destes dispositivos.

Exemplo de um sistema de fixação de dentes




1. Título. Aplicação de materiais com mudança de fase em isolamentos térmicos


3. Orientador(es). Jose Carlos Teixeira; Senhorinha Teixeira



6. Resumo.

Atendendo a que cerca de 40% da energia primária é consumida em habitações, é natural que um substancial esforço seja colocado quer na legislação que regulamenta a construção habitacional quer no desenvolvimento de novas soluções. Os requisitos térmicos de uma parede assentam em dois factores: conferir isolamento e proporcionar inércia térmica. Uma das possíveis alternativas passa pela aplicação de materiais com mudança de fase no interior de uma parede para, beneficiando da entalpia de fusão/solidificação, conferir uma elevada inércia térmica sem incrementar as dimensões construtivas.

Vários materiais podem conferir estas propriedades. A selecção adequada do seu ponto de fusão permitirá ajustar o seu desempenho à aplicação pretendida. Um dos problemas que associados a esta solução resulta da necessidade de construção de elementos cuja incorporação na construção pode ser difícil.

Este projecto tem por objectivo o estudo de uma alternativa que se baseia na utilização de argilas com elevado grau de porosidade e que podem ser facilmente incorporadas durante a construção da parede. O trabalho proposta assenta no estudo experimental de protótipos sujeitos a ciclos térmicos (essencial para a avaliação da sua inércia) juntamente com o desenvolvimento de um modelo térmico da solução para validação.




1. Título. Atomização de líquidos em escoamentos cruzados


3. Orientador(es). Jose Carlos Teixeira; Ângela Silva



6. Resumo.

A limpeza de efluentes gasosos por via húmida (equipamentos normalmente designados de limpadores de venturi – venturi scrubbers) é uma das formas mais eficazes de remoção de contaminantes (partículas, compostos) de escoamentos gasosos. Em termos simples, um fluxo de liquido é atomizado no interior do gás e a diferença de velocidade entre este e as gotas formadas promove a captação do contaminante. A eficiência destes sistemas depende em grande medida da atomização do líquido ser efectuada de forma fiável e eficaz. Este ponto é importante pelo facto de frequentemente estes equipamentos serem utilizados em ambientes hostis. Uma das possíveis formas de introduzir o liquido é pela aplicação de orifícios dispostos perpendicularmente ao fluxo gasoso. O jacto de liquido é fragmentado pela inércia do gás ao mesmo tempo que se dispersa pela secção da conduta. O conhecimento dos factores que afectam a dinâmica do jacto desde a sua injecção à sua fragmentação e dispersão é crucial para o projecto destes sistemas de limpeza.

Este trabalho tem por objectivo o estudo do comportamento de um jacto e/ou combinação de vários jactos no interior de um fluxo cruzado. A investigação experimental visa determinar a influência das velocidades do jacto e do escoamento na trajectória e atomização do líquido. O estudo recorrerá à aplicação de imagem de alta velocidade e de anemometria laser.




1. Título. Pré mistura de gás por impulso de jacto


3. Orientador(es). Jose Carlos Teixeira; Eduardo Ferreira



6. Resumo.

Em variadíssimos sistemas de combustão de gases, a chama resulta de uma pré mistura, rica, do combustível com o ar de combustão. Esta mistura é efectuada pelo arrasto do ar circundante pelo jacto de combustível para o interior de um difusor/queimador que homogeneíza a mistura a montante da frente de chama. Embora a interacção destes dois componentes (injector e difusor) seja crucial para uma correcta estequiometria da mistura, não se conhece de forma detalhada o seu comportamento, nomeadamente o desenvolvimento do escoamento e da quantidade de ar arrastado pelo jacto em função da geometria e disposição dos componentes.

Esta proposta de trabalho tem por objectivo o estudo experimental do comportamento de um jacto quando interactua com um difusor na sua vizinhança. A análise será efectuada com base na medição do escoamento por anemometria laser.




1. Título. Transferência de calor em espumas metálicas


3. Orientador(es). J. Teixeira, D. Soares

4. Projecto de Mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Materiais


6. Resumo.

A transferência de calor entre um fluido e uma superfície é frequentemente associada a alterações geométricas de superfícies (por exemplo, alhetas, micro indentações). O objectivo último é aumentar a taxa de transferência de calor pelo incremento da superfície de transferência, da alteração da estrutura do escoamento junto à superfície ou para potenciar os pontos de nucleação presentes na mudança de fase.

A procura de soluções compactas e de elevado desempenho (fluxos de energia elevados) tem estado na base do aparecimento de soluções inovadoras quer ao nível dos materiais quer ao nível do seu processamento. Neste contexto, têm recentemente despertado um interesse crescente a aplicação de espumas metálicas acopladas a superfícies sólidas. As aplicações na indústria electrónica, aeronáutica e em regeneradores de calor (presentes em motores de Stirling) são exemplos de aplicação deste conceito que proporcionam elevadas taxas de transferência de calor e/ou reduzida inércia térmica. No entanto a complexidade geométrica desta solução faz com o conhecimento das condições de transferência seja reduzido, bem assim como a queda de pressão associada ao escoamento no meio poroso.

Neste projecto visa o estudo experimental da taxa de transferência de calor e da perda de carga para várias espumas quer em regime estacionário quer em regime transiente (importante em regeneradores). Será avaliada a influência do escoamento e da porosidade da espuma. O estudo será acompanhado com a validação de modelos existentes.




1. Título. Utilização de PCM’s em termoacumuladores de sistemas solares térmicos


3. Orientador(es). Jose Carlos Teixeira; Eduardo Ferreira



6. Resumo.

A acumulação de calor é um elemento central aos sistemas solares térmicos por forma a compensar a intermitência da radiação solar. O método inclui a utilização do calor sensível da água em reservatórios que são dimensionados com base na área de painel e no consumo expectável de AQS. Frequentemente é utilizada a estratificação térmica de modo optimizar a disponibilidade de calor a um nível térmico de interesse prático.

Uma forma alternativa e que ainda não foi objecto de interesse dos fabricantes pode consistir na utilização de materiais com mudança de fase (designados de PCM’s) para incrementar a capacidade de acumulação de energia por volume de reservatório. A maior parte destes materiais são baseados em parafinas cuja temperatura de mudança de fase pode ser optimizada de acordo com o fim.

O projecto proposto consiste em conceber as alterações necessárias a um reservatório térmico por forma a incorporar os elementos de mudança de fase. O trabalho incluirá a selecção do PCM, a sua integração com o reservatório e a instrumentação deste. Com base nesta instalação serão efectuados ensaios de comportamento do reservatório em função do tempo e do débito de água quente.

Universidade do Minho - Departamento de Eng. Mecânica - Campus de Azurém – 4800-058 Guimarães

Tel: 253-510220 Fax: 253-516007

Escola de Engenharia Departamento de Engenharia

Mecânica


2012/2013

1. Título. Caracterização mecânica e tribológica de filmes finos nanocompósitos TiO2-Au

2. Domínio Científico. Engenharia Mecânica / Ciência dos Materiais

3. Orientador(es). José Manuel Ramos Gomes e Filipe Vilela Vaz (Departamento de Física)


5. Local de execução. Escola de Engenharia, Departamento de Engenharia Mecânica; Escola de

Ciências, Departamento de Física.


Os óxidos metálicos, tais como o TiO2, quando depositados por deposição física em fase vapor

(sputtering) como filmes finos apresentam simultaneamente um aspecto transparente, elevada dureza e

elevada resistência à corrosão e à oxidação. Desse modo, combinando diferentes condutividades

eléctricas, constantes dieléctricas e/ou índice de refracção da matriz, TiO2, com distintas ressonâncias

de plasmão superficial dos aglomerados de Au, torna-se possível modificar as propriedades mecânicas

e tribológicas destes filmes multifuncionais. Assim, podem-se abrir novas possibilidades de aplicação,

nomeadamente novos revestimentos decorativos, instrumentos ópticos e sensores.

Serão processados filmes finos nanocompósitos TiO2-Au utilizando diferentes condições de deposição

a partir de alvos de Ti em cuja zona de erosão serão colocadas diferentes quantidades de “pellets” de Au. Os filmes assim depositados serão tratados termicamente a diferentes temperaturas, o que dará

origem a diferentes aspectos morfológicos e estruturais, afectando as propriedades mecânicas e

tribológicas.

A caracterização mecânica será efectuada por testes de “scratch” e de nanoindentação, o que permitirá

avaliar a adesão ao substrato e a dureza dos filmes. O estudo das propriedades tribológicas consistirá na

realização de testes de atrito e desgaste na configuração esfera/placa com movimento linear alternativo

da placa. Será dada particular atenção à evolução do coeficiente de atrito durante o deslizamento e

serão identificados os principais mecanismos de atrito e desgaste. Serão estabelecidas correlações entre

as respostas tribológica e mecânica dos filmes nanocompósitos e as condições de processamento,

estrutura e morfologia.





1. Título. Verificação formal de temporizadores, contadores e flancos ascendentes e descendentes de variáveis

booleanas, relacionando SFC (IEC 60848), Blocos funcionais (IEC 61 131-3) e model-checking utilizando o

software UPPAAL.

2. Domínio Científico. Engª Mecânica / Engª Mecatrónica

3. Orientador(es). José Machado (CT2M/DEM);

4. Projecto de Mestrado. Mestrado Integrado em Engª Mecânica

5. Local de execução. EEUM

6. Resumo. Nesta dissertação pretende-se desenvolver uma metodologia sistemática de análise de blocos

funcionais da norma IEC 61131-3, tendo em conta a sua especificação utilizando Grafcet e a sua verificação

formal por model-checking utilizando o software UPPAAL. Esta metodologia tem como principal finalidade

garantir, através da sua utilização, a segurança de funcionamento de sistemas mecatrónicos, garantindo que o

software desenvolvido para os respectivos controladores cumpre o funcionamento pretendido para o sistema.





1. Título. Estudo e sistematização de procedimentos para a modelação da parte mecânica de sistemas

mecatrónicos, tendo em conta o teste automático de programas de PLCs.


3. Orientador(es). José Machado (CT2M/DEM) Filomena Soares (ALGORITMI/DEI);



6. Resumo. Nesta dissertação pretende-se desenvolver uma metodologia sistemática para a modelação da parte

física de sistemas mecatrónicos. Além disso, pretende-se que sejam efetuados testes de validação relativos ao

teste automático de Programas de PLCs.





1. Título. Sistematização da obtenção da informação a partir de modelos CAD para utilização sistemática em

Verificação Formal de Controladores Industriais


3. Orientador(es). José Machado (CT2M/DEM) e João Pedro Mendonça (CT2M/DEM);



6. Resumo. Nesta dissertação pretende-se sistematizar a obtenção de informação de modelos tridimensionais

que possa ser utilizada na verificação formal do software de controladores industriais, cuja parte física

corresponda a esses sistemas modelados em 3D.





1. Título. Desenvolvimento de protótipo físico para a simulação de músculo humano

2. Domínio Científico. Engª Mecânica

3. Orientador(es). José Machado (CT2M/DEM) e Filomena Soares (ALGORITMI/DEI);



6. Resumo. Nesta dissertação pretende-se estudar, modelar e construir protótipo físico para a simulação do

comportamento de músculo humano. Todos os parâmetros relevantes para este trabalho serão definidos no início

dos trabalhos. Este trabalho insere-se num Projeto de I&D financiado pela FCT.





1. Título. Desenvolvimento de protótipo físico para a simulação do sistema respiratório humano


3. Orientador(es). José Machado (CT2M/DEM) e Celina Leão (ALGORITMI/DPS);




sistema respiratório humano. Todos os parâmetros relevantes para este trabalho serão definidos no início dos

trabalhos. Este trabalho insere-se num Projeto de I&D financiado pela FCT.





1. Título. Desenvolvimento de protótipo físico para a simulação do sistema cardíaco humano


3. Orientador(es). José Machado (CT2M/DEM) e Graça Minas (ALGORITMI/DEI);




sistema cardíaco humano. Todos os parâmetros relevantes para este trabalho serão definidos no início dos

trabalhos. Este trabalho insere-se num Projeto de I&D financiado pela FCT.





1. Título. Desenvolvimento de solução para incremento da segurança de funcionamento de cadeiras de rodas


3. Orientador(es). José Machado (CT2M/DEM) e Vitor Carvalho (ALGORITMI/IPCA);



6. Resumo. Nesta dissertação pretende-se estudar, modelar e construir protótipo físico que seja a solução para

incremento da segurança de funcionamento de cadeiras de rodas. Todos os parâmetros relevantes para este

trabalho serão definidos no início dos trabalhos. Este trabalho será desenvolvido em cooperação com Unidade de

Reabilitação existente no Norte do país.




1. Título. Melhoramento de modelos de elementos finitos grosseiros em análise dinâmica identificados por resultados de modelos complexos

2. Domínio Científico. Mecânica de Materiais

3. Orientador(es). José Meireles


5. Local de execução. Lab. Ensaio de Materiais

6. Resumo O principal objectivo deste trabalho é analisar e desenvolver a aplicação de métodos de melhoramento de modelos de elementos finitos a estruturas industriais de máquinas, de forma a melhorar a qualidade e fiabilidade de modelos de elementos finitos para dinâmica de estruturas e de sistemas mecânicos flexíveis.

Pretende-se neste trabalho criar modelos FEM mais grosseiros que sejam, em termos dinâmicos, suficientemente concordantes com os modelos detalhados e que permitam a obtenção de resultados de uma forma mais rápida mas mantendo a mesma qualidade de resultados. Para isso existe uma ferramenta numérica capaz de proceder a este melhoramento, utilizando um algoritmo de optimização. Vai implementar-se um processo de melhoramento dessa ferramenta estudando um processo de melhoramento deste processo de optimização que seja ainda mais eficaz, de forma a determinar o melhor óptimo de entre vários valores bons, sem que se perca o horizonte actual de obtenção de resultados de uma forma relativamente célere.




1. Título. Optimização do comportamento dinâmico de componente fundamental de um produto (Máquina Ferramenta Tridimensional).

2. Domínio Científico. Mecânica de Materiais

3. Orientador(es). José Meireles


5. Local de execução. Lab. Ensaio de Materiais

6. Resumo. O desenvolvimento da análise dinâmica tanto a nível numérico como experimental tem-se proliferado devido à sua capacidade de oferecer uma rápida e efectiva solução para problemas reais da engenharia moderna, possibilitando assim a resolução de problemas estruturais de vibração complexos.

Para uma estrutura em análise, prever o seu comportamento dinâmico é de vital importância, para permitir soluções inteligentes para os problemas de vibrações.

A inclusão da avaliação e modificação das soluções estruturais conducentes à boa resposta das estruturas às solicitações dinâmicas constitui uma mais valia significativa a complementar o projecto estático e dinâmico tradicionais.

A análise numérica da vibração de estruturas permite identificar problemas dinâmicos potenciais e possibilitar a obtenção prévia de possíveis soluções de projecto.

O principal objectivo da análise dinâmica de componente fundamental da estrutura de uma Máquina de Ferramenta é prever o seu comportamento e optimizar o projecto do equipamento. A performance dinâmica de uma máquina deste tipo implica directamente na sua precisão, na sua eficiência durante a operação e no ruído exagerado do ponto de vista do operador. Pretende-se neste trabalho que se determinem as características dinâmicas de uma estrutura de forma que possua frequências naturais fora do seu campo de utilização e que, caso não corresponda às expectativas, sejam sugeridas alterações na sua forma, se possível ajustadas à variação das deformações envolvidas..





2012-2013

1. Título. Projeto e desenvolvimento de um sistema para estacionamento automóvel em dois andares


3. Orientador(es). Luís Ferreira da Silva e Eurico Seabra




Com o atual crescimento populacional que se tem verificado por todo o globo e com a concentração populacional

nas cidades serem cada vez maiores, leva a que o número de veículos também aumente exponencialmente

nestes locais. Este aumento é confirmado pelas estatísticas que são efetuadas pela Eurostat.

No ano de 2002, em Portugal, por cada 1000 habitantes existiam 560 automóveis registados, o que leva a

concluir que em cada duas pessoas corresponde, aproximadamente, a um carro. Assim é possível constatar que

em cada grupo familiar (cerca de 4 pessoas) a probabilidade de existir dois carros seja bastante elevada.

Este aumento tem sido muito maior que a expansão das próprias cidades fazendo com que estas não estejam

preparadas para albergar o número de automóveis atuais, provocando não só problemas de congestionamento

no trânsito como também a dificuldade de estacionar nas áreas mais problemáticas, isto é, locais onde a

concentração de veículos é maior. Os locais em que esta carência é mais facilmente notável são em loteamentos,

centros comerciais, entre outros que necessitam de albergar um elevado número de veículos numa área

relativamente pequena.

Para tentar resolver esta limitação de espaço, este trabalho de dissertação pretende-se realizar o projeto e o

desenvolvimento de um equipamento para que, na sua implementação, seja possível armazenar um maior

número de veículos num espaço substancialmente menor, permitindo uma melhor otimização do espaço

disponível. Nomeadamente, que permita a possibilidade de estacionamento de dois veículos em dois andares e

que no local da sua implementação o seu impacto seja o mínimo possível.





2012-2013

1. Título. Projeto e desenvolvimento de um sistema elevatório para tratores agrícolas






O trator agrícola é uma máquina projetada para transportar, tracionar e fornecer potência a máquinas e

equipamentos agrícolas, sendo que hoje em dia existe uma ampla oferta de diferentes modelos e versões destas

máquinas. O seu desenvolvimento adveio da necessidade de cultivo de áreas vastas para a produção de

alimentos sendo que anteriormente as principais fontes de potência eram a humana ou a animal.

A implementação e generalização do uso do trator agrícola permitiu assim um largo aumento da produtividade

bem como uma diminuição do esforço inerente à atividade agrícola.

Apesar de a mecanização agrícola ser considerada uma das grandes invenções da engenharia do século XX, ela

não é estanque uma vez que está em constante evolução e desenvolvimento. Isto é facilmente verificável quando

se olha para as características dos tratores agrícolas hoje em dia bem como dos seus implementos. Eles

tornaram-se, ao contrário da perceção de grande parte das pessoas, em máquinas sofisticadas e de grande

versatilidade.

As plataformas elevatórias por seu lado proporcionam a altura de trabalho necessária a diversos ramos de

atividade. Possibilitam a realização de operações em locais elevados, permitindo a um ou mais indivíduos efetuar

operações próximos da frente de trabalho. A altura de elevação de cada plataforma é variável, possibilitando o

trabalho em diferentes níveis. A utilização de plataformas elevatórias elimina a necessidade do transporte de

escadas, do uso de estruturas perigosas, da realização de esforço físico para elevação de materiais e

ferramentas.

Deste modo pretende-se com este trabalho de dissertação o projeto e desenvolvimento de uma plataforma

elevatória que possa ser acoplada a tratores agrícolas com o objectivo de aumentar a produtividade e a

diminuição dos riscos de acidentes de trabalho. Sendo o trator agrícola, um dos grandes parceiros do agricultor

no que ao fornecimento de potência no trabalho diário diz respeito, desde a preparação do solo até à colheita, o

uso correto do grupo trator-equipamento, pode dar origem a uma economia considerável no consumo de energia,

acelerando o trabalho com uma economia de tempo e mão-de-obra e desta forma promover a diminuição dos

custos de produção.





2012-2013

1. Título. Projeto e desenvolvimento de um equipamento de trituração de embalagens de vidro






O trabalho a ser desenvolvido passa pelo projeto e desenvolvimento de um equipamento que seja capaz de

triturar embalagens de vidro para uma utilização doméstica. Para isso, tornar-se-á necessário, ao longo deste

trabalho, efetuar uma pesquisa bibliográfica para determinar o estado da arte no que diz respeito a este tipo de

equipamentos e, a partir desse ponto, a identificação da estrutura de funções do produto, o desenvolvimento de

soluções conceptuais que possam corresponder a soluções viáveis para o processo de trituração de embalagens

de vidro e a seleção de uma solução capaz e adequada que deverá ser trabalhada e desenvolvida.





2012-2013

1. Título. Aplicação da metodologia TRIZ no projeto FRITORQ






TRIZ é o acrónimo russo para Teoria da Resolução de Problemas Inventivos desenvolvida, nos anos 50, na extinta

União Soviética (URSS), por Genrich S. Altshuller e seus colaboradores.

Mais de que uma simples metodologia, a TRIZ envolve todo um estudo dos sistemas tecnológicos e da sua

evolução, oferecendo algumas ferramentas não só para a resolução de problemas, mas também para ajudar

inventores e projetistas a desbloquearem o processo criativo e geração de novas ideias, bem como uma série de

princípios e padrões de desenvolvimento universais para qualquer sistema tecnológico.

Esta metodologia permite assim, criar uma abordagem sistemática e orientada para a resolução de problemas,

agilizando a melhoria e projeto de equipamentos. Podemos dividir a TRIZ em três grandes áreas, o estudo da

evolução de sistemas tecnológicos, o desenvolvimento da criatividade, e solução de problemas sendo que cada

área possui diferentes métodos e ferramentas.

Neste trabalho de dissertação pretende-se implementar a metodologia TRIZ a um equipamento denominado

FRITORQ, que foi desenvolvido no Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade do Minho, e que é

utilizado para medir coeficientes de atrito estáticos e dinâmicos. No sentido de permitir no futuro a realização de

melhores projetos de otimização do equipamento, que lhe tragam, nomeadamente, mais funcionalidades, melhor

repetibilidade de resultados obtidos e uma maior fiabilidade de funcionamento.


Proposta de dissertação de Mestrado 2012-2013

1. Título. Análise termoeconómica de pequenos sistemas de cogeração/trigeração com motor Stirling

2. Domínio Científico. Energia e Fluidos

3. Orientador(es). Luís António de Sousa Barreiros Martins e Senhorinha de Fátima Capela Fortunas Teixeira


5. Local de execução. Universidade do Minho – Campus de Azurém

6. Resumo.

Os sistemas de produção combinada de calor/frio e electricidade têm sido utilizados em unidades de grande dimensão, quer industriais quer em muito grandes edifícios de serviços, com excelentes resultados na minimização dos consumos de energia primária e nas emissões de CO2. Existe assim um enorme potencial para a sua aplicação ao sector de pequenos e médios edifícios residenciais, mas a realização desse potencial requer o desenvolvimento e a optimização de tecnologias.

O objectivo do presente trabalho é adaptar um modelo de optimização termoeconónica, anteriormente desenvolvido para sistemas de turbina a gás de grande e média potência, a sistemas de micro-cogeração (<50kWe) baseados na inovadora tecnologia dos motores Stirling. O modelo de optimização deverá ser completado com a introdução da possibilidade de utilização de algoritmos genéticos.

Este projecto será a continuação de trabalhos anteriores, nomeadamente com a utilização do modelo de optimização desenvolvido em ambiente MatLab, mas adaptado e completado com as equações físicas e as equações de custos dos componentes de um sistema com motor Stirling.

As equações físicas descritivas do funcionamento de um motor Stirling já foram analisadas num trabalho de dissertação anterior, e que incluiu um software para a simulação do seu funcionamento.

Os motores Stirling são máquinas térmicas de combustão externa que têm a grande vantagem de permitir a utilização de diversos combustíveis fósseis ou de fontes de energia renovável, como a solar ou a biomassa.

Os estudos de optimização termo-económica são uma ferramenta muito útil para o correcto dimensionamento dos diversos componentes de uma unidade de cogeração.

O trabalho será feito em colaboração com uma aluna de doutoramento.




1. Título. Dimensionamento e simulação energética de um veículo híbrido, com tracção eléctrica e Range-Extender a gás natural, em circulação real.


3. Orientador(es). Luís António de Sousa Barreiros Martins e Jorge José Gomes Martins ou Francisco Brito

4. Projecto de Mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica 5. Local de execução. Universidade do Minho – Campus de Azurém 6. Resumo. O DEM está envolvido num projecto MIT, em conjunto com o DEI e outras Universidades, para o estudo e desenvolvimento de sistemas de tracção para veículos eléctricos ou híbridos. Relacionado com este projecto, pretende-se estudar várias alternativas para a utilização de motores térmicos no accionamento de geradores eléctricos que, ao serem aplicados em veículos de tracção eléctrica, funcionam como Range-Extenders.

No âmbito de trabalhos de Mestrado anteriores foi desenvolvido em MatLab/Simulink um software que contabiliza todos os fluxos energéticos relevantes (e.g. energias motora, de atrito, travagem, etc), durante o funcionamento de um veículo genérico (s/sistema de tracção definido) seguindo um qualquer percurso real ou um ciclo normalizado.

Este software foi depois complementado com módulos descritivos do funcionamento de alguns componentes dos sistemas de tracção (e.g. motor eléctrico, baterias, ultra-condensadores) e aplicado à simulação de vários tipos de veículos, convencionais, híbridos e eléctricos, em percursos reais urbanos (Guimarães), suburbanos (Guimarães-Braga), de auto-estrada (Guimarães-Braga) e em pista (Maratona-Shell). Os dados dos percursos reais foram recolhidos por um sistema GPS.

Assim, os dois objectivos principais do presente trabalho serão, utilizando o referido software de simulação, (i) comparar os ciclos normalizados com os percursos reais e, (ii) estudar a utilização de vários tipos de Range-Extenders, determinando as vantagens e inconvenientes de cada um, nas diversas situações de funcionamento.

Nomeadamente, o trabalho envolverá:

- uma revisão bibliográfica sobre: ciclos normalizados (circulação urbana e extra-urbana); Range-Extenders;

- a comparação dos ciclos normalizados com os registos de trajectos reais anteriormente obtidos por GPS;

- a integração dos mapas de funcionamento de vários Range-Extenders num módulo do software;

- a simulação energética de um veículo, com os vários Range-Extenders como opção, em trajectos reais (urbanos, suburbanos e auto-estrada);

- a avaliação das situaçãoes de funcionamento (em termos de tipo de percurso, autonomia, quantidade de baterias, etc) em que cada um dos tipos de Range-Extenders apresenta vantagens.

Os Range-Extenders a estudar deverão ser: (i) mot. a 4 tempos só com uma posição de funcionamento (muito eficientes, mas com baixa densidade energética, pelo uso do ciclo Miller); (ii) mot. a 4 tempos


com 2 posições de funcionamento (eficiente e potência); (iii) micro-turbinas, extremamente potentes para o seu tamanho, mas com problemas de eficiência (nem muito).




1. Título. Desenvolvimento de um colchão inteligente, com modulação local da pressão por células de ar a baixa pressão.


3. Orientador(es). Luís António de Sousa Barreiros Martins e Eurico Augusto R. Seabra


5. Local de execução. Universidade do Minho – Campus de Azurém e empresa Weadapt em Braga

6. Resumo.

Com este estudo prentende-se caracterizar o funcionamento e analisar a possibilidade de futura utilização do protótipo de um inovador colchão pneumático activo, o qual começou a ser desenvolvido no DEM, o qual permitirá controlar localmente a pressão na superfície de contacto com a pele humana, de modo a diminuir o risco de aparecimento de Úlceras de Pressão (UP) em pessoas com limitações motoras graves.

O trabalho será a continuação do projecto Sense4me-Sistema de monitorização e controlo de desconforto em deficientes físicos motores, acamados e pacientes cirúrgicos e que levou ao nascimento da empresa Weadapt - Inclusive Design and Engineering Solutions a qual está interessada em desenvolver um protótipo, que será integrado com a sua manta de sensores, a qual já faz a monitorização das pressões de contacto e alerta o pessoal médico quando o paciente necessita de ser reposicionado. Um colchão activo inteligente poderá minimizar ou eliminar estas necessidades de reposicionamento.

O objectivo principal do estudo é construir um pequeno protótipo de um colchão pneumático, constituído por uma matriz de células de ar, controladas individualmente por electroválvulas com sensores de pressão, e desenvolver o seu sistema de automação e controlo.

O trabalho realizado anteriormente incluíu a construção de um protótipo laboratorial com jactos de água. Este protótipo hidrodinâmico mostrou-se muito dispendioso e de complexa operacionalidade, pelo que foi decidido desenvolver um protótipo pneumático.

Entretanto foram já utilizadas e testadas duas células, que permitiram demonstrar a viabiliade de controlar a pressão nos níveis baixos requeridos por este tipo de colchões, recorrendo a válvulas pneumáticas especiais.

Uma parte importante do estudo será a definição das geometrias e dos materiais a utilizar na construção das células constitutivas do colchão.

A construção das células pneumáticas deverá ser efectuada em colaboração com um empresa fabricante de barcos de recreio, cuja unidade fabril está localizada em Monção.

Weadapt - Inclusive Design and Engineering Solutions www.weadapt.eu; http://www.weadapt.com/about/brands.php?id=3


http://www.weadapt.eu/

http://www.weadapt.com/about/brands.php?id=3



1. Título. Comparação da simulação térmica simplificada e detalhada de um edifício multi-zona no âmbito do RSECE.


3. Orientador(es). Luís António de Sousa Barreiros Martins e Jorge Miguel Oliveira Brito (empresa) ou outro



6. Resumo. A recente plataforma legislativa, designada globalmente por Sistema de Certificação Energética de Edifícios (SCE), transpôs para Portugal a directiva Europeia 2002/91/CE relativa ao desempenho energético dos edifícios. Neste âmbito, o Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios (RSECE) impõe, para os edifícios com área útil superior a 1000 m2, a sua simulação térmica detalhada e multizona utilizando softwares acreditados pela norma ANSI/ASHRAE 140-2004.

Até ao momento são poucas as entidades portuguesas que efectuam adequadamente simulações térmicas detalhadas, talvez devido ao seu elevado custo e complexidade, mas também pelo facto de até agora só terem sido aplicadas no projecto de grandes edifícios novos. No entanto, prevê-se que este seja um mercado de grande crescimento no futuro próximo, devido à obrigatoriedade de todos os grandes edifícios existentes passarem a cumprir o RSECE num prazo máximo de 6 anos e ao facto dos edifícios novos estarem sujeitos a uma auditoria após 3 anos de funcionamento, a qual colocará novas exigências em termos da qualidade das simulações.

Assim , os objectivos principais do trabalho proposto são os seguintes:

i) efectuar uma revisão bibliográfica aos softwares acreditados (e.g. ENERGYPLUS com interface CYPE, TRNSYS, TRACE700, VisualDOE4.1, etc), identificando as principais vantagens e inconvenientes de cada um e optando por um para posterior utilização;

ii) aplicar o software escolhido à simulação térmica de um pequeno edifício, comparando-o com a utilização do software de simulação simplificada STE do INETI e tendo em particular atenção a eventual utilização de bases de dados climáticas diferentes;

iii) aplicar o software escolhido à simulação detalhada de um edifício multi-zona (com pelo menos duas zonas) comparando-o com a utilização sucessiva, para cada uma das zonas, do software de simulação simplificada STE.

O trabalho será desenvolvido no Departamento de Engenharia Mecânica, mas deverá ter a colaboração de um engenheiro de uma empresa especializada no projecto de sistemas de climatização.




1. Título. Simulação térmica de edifícios: desenvolvimento de um modelo simplificado para análise e validação de programas comerciais.


3. Orientador(es). Luís António de Sousa Barreiros Martins e Senhorinha de Fátima Capela Fortunas



6. Resumo. A plataforma legislativa, designada globalmente por Sistema de Certificação Energética de Edifícios (SCE), transpôs para Portugal a Directiva Europeia 2002/91/CE relativa ao desempenho energético dos edifícios, habitualmente conhecida como EPBD. Esta Directiva foi recentemente reformulada, com efeitos a partir de Fevereiro de 2012 e definição de novas metas até 2020.

Neste âmbito, o Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios (RSECE) impõe, para os edifícios com área útil superior a 1000 m2, a sua simulação térmica dinâmica e multizona utilizando softwares acreditados pela norma ANSI/ASHRAE 140-2004.

No entanto, a maioria das modelações térmicas de edifícios efectuadas em Portugal têm recorrido ao programa de simulação dinâmica simplificada (unizona) RCCTE-STE do LNEG, ou a programas de simulação multizona “fechados”. Em ambas as situações, há limitações ou pouca informação relativamente às metodologias de cálculo utilizadas, bem como no acesso detalhado aos resultados, pelo que o objectivo específico deste trabalho será avaliar estas limitações, por comparação com o modelo a desenvolver em ambiente MatLab, utilizando a metodologia das diferenças finitas e aplicado a um edifício-teste simplificado (edifício virtual).

Este edifício virtual deverá ter duas zonas climatizadas bem definidas. No entanto, a sua geometria deverá ser muito simples, de modo a não tornar muito complexo o modelo de diferenças finitas, nem dificultar a introdução do edifício nos softwares comerciais, permitindo uma boa análise detalhada dos resultados.

Com este estudo, pretende-se adquirir conhecimentos avançados sobre a simulação térmica dinâmica e detalhada de edifícios, numa perspectiva pedagógica e que permita avaliar melhor as metodologias utilizadas e os resultados obtidos com programas comerciais.

O trabalho será a continuação do estudo iniciado no ano transacto em que já foi definido em ambiente MatLab, um modelo de diferenças finitas para análise do comportamento térmico transiente (dinâmico) de paredes compostas por várias camadas.

O trabalho será desenvolvido no Departamento de Engenharia Mecânica e no Departamento de Produção e Sistemas.




1. Título. Comparação experimental de dois sistemas solares térmicos com termosifão (depósito horizontal superior) e com circulação forçada (depósito de acumulação estratificado).


3. Orientador(es). Luís António de Sousa Barreiros Martins e Manuel Eduardo Cardoso Ferreira



6. Resumo. A Directiva Europeia 2009/28/CE habitualmente conhecida como Directiva para as Energias Renováveis ou RES Directive veio impor metas ambiciosas até 2020: neste ano e no conjunto dos 27 países da UE, pelo menos 20% do consumo bruto de energia final deverá ser proveniente de fontes renováveis. No entanto, este valor varia bastante de país para país, tendo sido imposto a Portugal o ambicioso valor de 31%, que só será atingido e houver um significativo incremento na utilização da energia solar térmica, tal como está previsto no PNAER.

Felizmente que há indícios a apontar nesse sentido: a plataforma legislativa, designada globalmente por Sistema de Certificação Energética de Edifícios (SCE),que transpôs para Portugal a Directiva Europeia 2002/91/CE, relativa ao desempenho energético dos edifícios, mais conhecida como EPBD, veio tornar obrigatória a montagem de sistemas solares térmicos em todos os edifícios residenciais novos que tenham exposição solar adequada. Para além disso, o Decreto Lei nº363/2007 para a microprodução de energia eléctrica (republicado no DL118-A/2010) veio condicionar autorização para a instalação de uma unidade de microprodução à obrigação da montagem prévia de um sistema solar térmico.

Apesar do grande crescimento dos últimos anos, a energia solar térmica em Portugal ainda tem uma presença relativamente pequena, sobretudo, na comparação com países como a Grécia, Chipre, Áustria ou Alemanha. Como exemplo, em 2010, a potência per capita instalada em Portugal era menos de 1/5 do valor na Grécia e da meta imposta para 2020, pelo que estes sistemas deverão continuar a crescer, tornando muito importante a escolha dos sistemas mais adequados ao nosso País.

Neste âmbito, o objectivo principal deste trabalho será avaliar experimentalmente dois sistemas solares térmicos, em condições reais de funcionamento em Guimarães, comparando os seus resultados e analisando a sua sensibilidade a variações no perfil de utilização das águas quentes sanitárias (AQS).

No âmbito de uma Dissertação de Mestrado a decorrer em 2011-2012, já foi feita a montagem dos dois sistemas solares na cobertura do DEM, incluindo o equipamento para a medição dos dados meteorológicos relevantes, bem como a metodologia para a definição dos perfis de consumo de AQS.

Assim , as principais tarefas do trabalho proposto são os seguintes:

i) efectuar uma revisão bibliográfica sobre sistemas solares térmicos, técnicas de medição experimental (temperatura, caudal, radiação solar, velocidade do vento) e metodologias de dimensionamento;

ii) realizar ensaios de longa duração segundo a norma……… e fazer uma análise comparativa aos resultados obtidos com os dois sistemas, atendendo em particular à sensibilidade à variação dos perfis diários de utilização de AQS.

iii) comparar os resultados obtidos com simulações utilizando o programa SolTerm.

O trabalho será desenvolvido no Departamento de Engenharia Mecânica.





Propostas de dissertação de Mestrado

2012/2013

1. Título: Simulação numérica do comportamento ao impacto de componentes para calçado de

segurança

2. Domínio Científico: Eng. Mecânica

3. Orientador(es): Nuno Peixinho; João Pedro Mendonça

4. Projecto de Mestrado: Mestrado Integrado em Eng. Mecânica, associado a projecto IDT-QREN

5. Local de execução. Campus de Azurém/Empresa ICC


Este trabalho de investigação foca o estudo numérico, recorrendo a programas de elementos finitos, do

comportamento ao impacto de aços de alta resistência com interesse para aplicações de segurança pessoal,

nomeadamente utilização em componentes de calçado de segurança. Este estudo será aplicado a estruturas do

tipo testeira de calçado sendo avaliados a absorção de energia e curvas carga-deslocamento para diferentes

geometrias/materiais. Será feita uma comparação com resultados experimentais disponíveis de modo a avaliar a

fiabilidade da simulação numérica. Esta dissertação está associada a projecto QREN em colaboração com a

empresa ICC de Guimarães.




1. Título: Caracterização de propriedades mecânicas de materiais para utilização em calçado de

segurança


3. Orientador(es): Nuno Peixinho; João Pedro Mendonça

4. Projecto de Mestrado: Mestrado Integrado em Eng. Mecânica, associado a projecto IDT-QREN

5. Local de execução. Campus de Azurém/Empresa ICC


Este trabalho de investigação incide sobre as propriedades mecânicas de ligas para aplicações submetidas a

impacto, nomeadamente aços de alta resistência. Esta investigação pretende efectuar uma caracterização e

comparação de materiais com interesse para utilização em componentes para absorção de energia de impacto

por deformação plástica. Para o estudo das propriedades mecânicas será fundamental a inclusão de

características relevantes para a absorção de energia, em particular a sensibilidade da resistência mecânica à

velocidade de deformação. Para este efeito será realizado um programa de ensaios experimentais visando uma

adequada caracterização de propriedades mecânicas. O programa de ensaios experimentais incluirá a utilização

de equipamento específico e meios sofisticados de aquisição de dados a elevadas velocidades de deformação. A

caracterização mecânica e o conhecimento dos mecanismos de deformação plástica dos materiais seleccionados

devem ser utilizados como uma ferramenta que possibilite auxiliar o projecto de componentes. Nesse sentido a

obtenção de parâmetros para leis constitutivas existentes é um objectivo deste estudo que permitirá uma

utilização adequada de ferramentas de simulação numérica. Esta dissertação está associada a projecto QREN em

colaboração com a empresa ICC de Guimarães.




1. Título: Caracterização de propriedades mecânicas de espumas metálicas para aplicações de

crashworthiness


3. Orientador(es): Nuno Peixinho; Delfim Soares

4. Projecto de Mestrado: Mestrado Integrado em Eng. Mecânica, associado a projecto FCT

5. Local de execução. Campus de Azurém


Este trabalho de investigação incide sobre as propriedades mecânicas de espumas metálicas para aplicações

submetidas a impacto. Esta investigação pretende efectuar uma caracterização e comparação de diferentes

geometrias/materiais de espumas metálicas com interesse para utilização em componentes para absorção de

energia de impacto por deformação plástica. Para o estudo das propriedades mecânicas será fundamental a

inclusão de características relevantes para a absorção de energia, em particular a resistência mecânica e

características de fractura. Para este efeito será realizado um programa de ensaios experimentais visando uma

adequada caracterização de propriedades. O programa de ensaios experimentais incluirá a utilização de

equipamento específico e meios sofisticados de aquisição de dados a diferentes velocidades de deformação. A

caracterização mecânica e o conhecimento dos mecanismos de deformação plástica dos materiais seleccionados

devem ser utilizados como uma ferramenta que possibilite auxiliar o projecto de componentes. Nesse sentido a

obtenção de parâmetros para leis constitutivas existentes é um objectivo deste estudo que permitirá uma

utilização adequada de ferramentas de simulação numérica. Esta dissertação está associada a projecto FCT:

PTDC/EME-PME/115668/2009, “Desenvolvimento de componentes avançados para absorção de energia de

impacto utilizando nanotubos de carbono como reforço em espuma metálica com gradiente de propriedades”.




1. Título: Simulação numérica do comportamento ao impacto de espumas metálicas


3. Orientador(es): Nuno Peixinho; Filipe Silva

4. Projecto de Mestrado: Mestrado Integrado em Eng. Mecânica, associado a projecto FCT



Este trabalho de investigação foca o estudo numérico, recorrendo a programas de elementos finitos, do

comportamento ao impacto de espumas metálicas com interesse para aplicações de crashworthiness. Este

estudo será aplicado a estruturas do tipo espuma metálica e tubular reforçada com espuma de calçado sendo

avaliados a absorção de energia e curvas carga-deslocamento para diferentes geometrias/materiais. Será feita

uma comparação com resultados experimentais disponíveis de modo a avaliar a fiabilidade da simulação

numérica. Esta dissertação está associada a projecto FCT: PTDC/EME-PME/115668/2009, “Desenvolvimento

de componentes avançados para absorção de energia de impacto utilizando nanotubos de carbono como reforço

em espuma metálica com gradiente de propriedades”.




1. Título: Desenvolvimento de técnicas de análise experimental de tensões para aplicações de

mecânica do impacto


3. Orientador(es): Nuno Peixinho

4. Projecto de Mestrado: Mestrado Integrado em Eng. Mecânica



Este trabalho tem como objectivo o desenvolvimento e teste de técnicas de aquisição de dados de

extensometria/células de carga com aplicação na análise dinâmica de componentes e estruturas submetidos a

solicitações dinâmicas. Por exemplo, no ensaio em condições reais de um quadro de bicicleta em que

extensómetros localizados em secções críticas permitem obter a deformação local em solicitações dinâmicas e de

impacto. Também em aplicações biomédicas pode ser útil um equipamento que permita obter deformações de

próteses em situações reais de carregamento sem o recurso a equipamento de aquisição pesado ou em

alternativa sistemas mais caros que recorrem a transmissão de dados sem fios. A utilização de técnicas de

análise experimental de tensões inclui a obtenção de informação a partir de diferentes sensores (células de carga,

extensómetros, acelerómetros) e desenvolvimento de software para sistemas de aquisição de dados (do tipo

LabVieW-NI). A validação e análise de resultados serão realizadas recorrendo a equipamento de solicitações de

impacto, como por exemplo torre de queda de peso e barras elásticas.




Mecânica




1. Título. Projeto e desenvolvimento de um dispositivo de apoio ao diagnóstico de

lesões no tornozelo.


3. Orientador(es). Paulo Flores, Filipe Silva (inclui Clínica do Dragão e empresa EspMen), e Mestre

Ana Leal)

4. Local de execução. Laboratório Interdisciplinar de Materiais Funcionais – Pav. 4 e empresa

Espmen(grupo da Clínica do Dragão)


Projeto e desenvolvimento de um equipamento capaz de diagnosticar lesões no tornozelo. O tornozelo

é uma das articulações mais sujeita a lesões tanto por desportistas como pela população em geral. O

diagnóstico do tipo de lesão e o tratamento a que deve ser sujeita a pessoa depende em grande parte de

um correto diagnóstico da lesão. Este diagnóstico tem a ver com os deslocamentos (laxidez)

(rotacionais e translacionais) do tornozelo e forças necessárias para que os deslocamentos ocorram, na

pessoa lesionada.

Este estudo pretende projetar e apoiar na construção de um protótipo que seja capaz de fazer o

diagnóstico referido.

Este trabalho será desenvolvido em colaboração com a empresa EspMen (grupo da Clínica do Dragão)

(Porto) e deverá levar á construção e teste de um protótipo.

Exemplo de lesões no tornozelo





2012-2013

1. Título. Desenvolvimento de Sistema Frigorífico com R-290


3. Orientador(es). Pedro Lobarinhas


5. Local de execução. Ambiente industrial


O objectivo é desenvolver um sistema frigorífico que utilize o R-290 como fluido frigorigénio, capaz de obter um

rendimento equivalente aos aparelhos frigoríficos atualmente a funcionar com R-404A. Entre outros passos, será

objecto do presente trabalho a selecção de componentes e a definição das infra-estruturas necessárias à sua

industrialização.

A desenvolver em ambiente industrial.





2012-2013

1. Título. A importância das portas e das prateleiras na eficiência energética de um frigorífico doméstico


3. Orientador(es). Pedro Lobarinhas


5. Local de execução. Laboratório de Fluídos e Calor do Departamento de Engenharia Mecânica


Verificar através de medições e análises qualitativas (termografia) a importância do tipo de geometria das portas e

do tipo de prateleiras na eficiência energética de frigoríficos domésticos. Para tal será necessário desenvolver um

sistema de abertura e fecho das portas automático assim como a aquisição de dados para recolha de valores de

temparetura, pressão, consumo elétrico e outros que se revelem relevantes, no interior e exterior do

equipamento, com base em equipamento existente no DEM e outro que se revele necessário adquirir, para

depois efectuar ensaios com equipamentos de diferentes geometrias e diferentes tipos de prateleiras para tentar

quantificar a relevância destes pontos na eficiência energética destes equipamentos.

proposta de dissertação de mestrado - dem.uminho.pt · um dos mais relevantes é o tempo de...

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