Dissertations / Theses on the topic 'Avaruus'

Abstract The use of 3D imaging of craniofacial soft tissue has increased in medical science, and imaging technology has been developed greatly in recent years. 3D models are quite accurate and with imaging devices based on stereophotogrammetry, capturing the data is a quick and easy operation for the subject. However, analyzing 3D models of the face or head can be challenging and there is a growing need for efficient quantitative methods. In this thesis, new mathematical methods and tools for measuring craniofacial structures are developed. The thesis is divided into three parts. In the first part, facial 3D data of Lithuanian twins are used for the determination of zygosity. Statistical pattern recognition methodology is used for classification and the results are compared with DNA testing. In the second part of the thesis, the distribution of surface normal vector directions of a 3D infant head model is used to analyze skull deformation. The level of flatness and asymmetry are quantified by functionals of the kernel density estimate of the normal vector directions. Using 3D models from infants at the age of three months and clinical ratings made by experts, this novel method is compared with some previously suggested approaches. The method is also applied to clinical longitudinal research in which 3D images from three different time points are analyzed to find the course of positional cranial deformation and associated risk factors. The final part of the thesis introduces a novel statistical scale space method, SphereSiZer, for exploring the structures of a probability density function defined on the unit sphere. The tools developed in the second part are used for the implementation of SphereSiZer. In SphereSiZer, the scale-dependent features of the density are visualized by projecting the statistically significant gradients onto a planar contour plot of the density function. The method is tested by analyzing samples of surface unit normal vector data of an infant head as well as data from generated simulated spherical densities. The results and examples of the study show that the proposed novel methods perform well. The methods can be extended and developed in further studies. Cranial and facial 3D models will offer many opportunities for the development of new and sophisticated analytical methods in the future
Tiivistelmä Pään ja kasvojen pehmytkudoksen 3D-kuvantaminen on yleistynyt lääketieteessä, ja siihen tarvittava teknologia on kehittynyt huomattavasti viime vuosina. 3D-mallit ovat melko tarkkoja, ja kuvaus stereofotogrammetriaan perustuvalla laitteella on nopea ja helppo tilanne kuvattavalle. Kasvojen ja pään 3D-mallien analysointi voi kuitenkin olla haastavaa, ja tarve tehokkaille kvantitatiivisille menetelmille on kasvanut. Tässä väitöskirjassa kehitetään uusia matemaattisia kraniofakiaalisten rakenteiden mittausmenetelmiä ja -työkaluja. Työ on jaettu kolmeen osaan. Ensimmäisessä osassa pyritään määrittämään liettualaisten kaksosten tsygositeetti kasvojen 3D-datan perusteella. Luokituksessa hyödynnetään tilastollista hahmontunnistusta, ja tuloksia verrataan DNA-testituloksiin. Toisessa osassa analysoidaan pään epämuodostumia imeväisikäisten päiden 3D-kuvista laskettujen pintanormaalivektorien suuntiin perustuvan jakauman avulla. Tasaisuuden ja epäsymmetrian määrää mitataan normaalivektorien suuntakulmien ydinestimaatin funktionaalien avulla. Kehitettyä menetelmää verrataan joihinkin aiemmin ehdotettuihin lähestymistapoihin mittaamalla kolmen kuukauden ikäisten imeväisten 3D-malleja ja tarkastelemalla asiantuntijoiden tekemiä kliinisiä pisteytyksiä. Menetelmää sovelletaan myös kliiniseen pitkittäistutkimukseen, jossa tutkitaan pään epämuodostumien ja niihin liittyvien riskitekijöiden kehitystä kolmena eri ajankohtana otettujen 3D-kuvien perusteella. Viimeisessä osassa esitellään uusi tilastollinen skaala-avaruusmenetelmä SphereSiZer, jolla tutkitaan yksikköpallon tiheysfunktion rakenteita. Toisessa osassa kehitettyjä työkaluja sovelletaan SphereSiZerin toteutukseen. SphereSiZer-menetelmässä tiheysfunktion eri skaalojen piirteet visualisoidaan projisoimalla tilastollisesti merkitsevät gradientit tiheysfunktiota kuvaavalle isoviivakartalle. Menetelmää sovelletaan imeväisikäisen pään pintanormaalivektoridataan ja simuloituihin, pallotiheysfunktioihin perustuviin otoksiin. Tulosten ja esimerkkien perusteella väitöskirjassa esitetyt uudet menetelmät toimivat hyvin. Menetelmiä voidaan myös kehittää edelleen ja laajentaa jatkotutkimuksissa. Pään ja kasvojen 3D-mallit tarjoavat paljon mahdollisuuksia uusien ja laadukkaiden analyysityökalujen kehitykseen myöhemmissä tutkimuksissa

Au cours des expeditions maritimes, les navires et leurs cargaisons sont exposes aux perils de la mer qui se traduisent par des avaries. Alors que les avaries particulieres sont supportees par la partie qui les a souffertes, les avaries communes, quant a elles, sont a la charge de toutes les parties interessees a l'expedition maritime, en violation du principe "res perit domino". Quel est le bien-fonde de l'obligation de contribuer en avarie commune ? comment repartir, en cas d'avaries communes, le prejudice global entre les divers interets ? telles sont les deux questions principales autour desquelles nos reflexions ont gravite dans le cadre de ce travail
During a sea voyage, the vessel and the cargo are subject to the perils of the sea. Whereas the particular average is solely at the charge of the party concerned, the general average requires contribution from all the parties involved in the sea voyage. When a party is entitled to claim contribution ? how to apportion the expenses incurred in respect of a general average act ? these two questions have been discussed in the course of this work

Monografia apresentada à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para a obtenção do grau de Licenciado em Engenharia Civil
A presente monografia aborda o tema das avarias associadas às argamassas, tentando sintetizar a sua identificação e caracterização, tanto ao nível das argamassas de colagem e assentamento de peças cerâmicas, como as usadas em rebocos de revestimento. É apresentada uma abordagem à história das argamassas, fazendo-se referência ao seu desenvolvimento em Portugal. Numa introdução prévia são focados os seguintes subtemas: A diferença de qualidade entre as argamassas de produção industrial e as realizadas em obra; A caracterização, classificação, componentes/materiais de fabrico, propriedades de aplicação e de desempenho das argamassas; A diversidade geral das argamassas, descrevendo os tipos existentes e a sua classificação, em conformidade com a regulamentação europeia em vigor. Posteriormente são abordadas as avarias nas argamassas, apresentando-se: As avarias que são causa directa do comportamento e desempenho das argamassas, sendo enfatizadas, essencialmente: As anomalias de argamassas de colagem e betumação de cerâmica; De revestimento de alvenarias, quer interiores como exteriores. Para cada tipo de anomalia descrita as soluções de reparação. Em anexo apresentam-se fichas técnicas de como produzir e aplicar vários tipos de argamassas em diferentes situações.

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores
Os dispositivos electrónicos têm vindo a evoluir ao longo do tempo de forma a tornar a vida mais cómoda e permitir a sua utilização por parte de todos. Para cumprir estes objectivos é necessário adaptar e implementar sistemas que permitam a pessoas com limitações usufruírem dos respectivos dispositivos. O trabalho realizado nesta dissertação pretende efectuar a detecção e identificação de defeitos eléctricos gerados por curto-circuitos e sobrecargas em habitações de invisuais. A existência de um curto-circuito ou uma sobrecarga, num equipamento eléctrico, tem como consequência a actuação da protecção do circuito ao qual pertence a tomada onde o equipamento se encontra ligado. No entanto, cada circuito pode contemplar até um máximo de oito tomadas. Para um invisual torna-se muito difícil saber, não só qual o circuito afectado, mas também a tomada com problemas. O sistema desenvolvido será responsável por avisar o utilizador acerca do tipo de avaria e equipamento no qual ocorreu a falha recorrendo a um processador de voz.

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica
Os acionamentos eletromecânicos têm um amplo leque de aplicações praticamente em todas as atividades humanas. Os veios em redutores industriais são um dos elementos fundamentais para um bom funcionamento adequado da aplicação onde o redutor está inserido. A fratura de veios é uma das causas mais frequentes de avarias no redutor, sendo reveladores de condições inadequadas no funcionamento de um sistema mecânico. No âmbito da colaboração com a empresa SEW-Eurodrive Portugal, foi efetuado um estudo de causas/efeitos de avarias em veios de redutores industriais, sendo elaborado um manual prático para a sua identificação e prevenção.

Mestrado em Engenharia e Gestão Industrial
TPM (Total productive maintenance) é uma abordagem sistemática para a implementação de um sistema de manutenção que tem por objetivo maximizar a eficiência global dos equipamentos (OEE) e melhorar a produtividade, ao mesmo tempo que proporciona uma satisfação moral aos trabalhadores e elimina perdas por meio de uma total participação da força de trabalho. O presente projeto revisa conceitos fundamentais da gestão da manutenção, assim como suas estratégias e tarefas da manutenção, além de apresentar uma abordagem dos indicadores da função manutenção através da classificação leading e laggiing (direcionamento e resultado). A filosofia TPM é implementada neste projeto através de uma abordagem para a manutenção planeada e, para tal, descreve como deve ser o desenvolvimento teórico de uma estrutura de manutenção para permitir alcançar o estado “zero avarias”, ou seja, uma eliminação das perdas por indisponibilidade das máquinas. O projeto foi desenvolvido na Renault Cacia, indústria do setor automóvel que fabrica caixas de velocidades e componentes mecânicos para motores, com o objetivo de aumentar o OEE por meio da redução das perdas por avarias em linhas críticas da fábrica. Para tanto, foi desenvolvido um Plano TPM, constituído por uma etapa de preparação e outras cinco etapas de desenvolvimento. Este Plano foi aplicado em uma linha estratégica da fábrica e constitui o caso de estudo deste projeto. Na aplicação do Plano TPM foram selecionadas 3 máquinas responsáveis por grandes índices de perdas por avarias na linha em questão. Após a realização das intervenções planeadas foi possível reduzir o NRO de 12.69%, no último trimestre de 2015, para 9.67% no primeiro trimestre de 2016. O OEE apresentou tendência de crescimento desde o início da aplicação do Plano TPM e em março de 2016 atingiu um índice acima do valor objetivo.
TPM (Total Productive Maintenance) is a systematic approach to the implementation of a maintenance system that aims to maximize the overall efficiency of equipment (OEE) and improve productivity, while providing moral satisfaction of workers and eliminating losses through full participation of the workforce. This project revises basic concepts of maintenance management, as well as their strategies, maintenance tasks and presents an approach to indicators function maintenance by leading and lagging classification. The TPM philosophy is implemented in this project through an approach to planned maintenance and for that describes how the theoretical development of a maintenance structure should be to allow attain "zero damage", ie an elimination of losses by unavailability of machines. The project was developed in the Renault Cacia, the automotive manufacturing industry that manufactures gearboxes and mechanical components for engines, in order to increase OEE by reducing losses from breakdowns in critical factory lines. Therefore, it was developed a TPM plan, constituted by a preparation stage and five other stages of development. This plan was implemented in a strategic line of the factory and is the case study of this project. During the application of TPM Plan three machines responsible for major indices losses faults on the line were selected. After the accomplishment of the planned intervention was possible to reduce the NRO from 12.69% in the last quarter of 2015 to 9.67% in the first quarter of 2016. The OEE has a growth trend since the start of the TPM Plan and, in March 2016 attained a rate above the target value

Dissertação submetida como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Eletrotécnica e Computadores
Os variados setores da indústria, tendo por objetivo otimizar os processos de produção e evitar custos substanciais devido a perdas de produção não programadas, têm exigido que os setores relacionados com a manutenção dos equipamentos adotem medidas que estão inseridas no âmbito da manutenção preventiva. O Motor de Indução Trifásico representa de momento a máquina elétrica rotativa mais utilizada nos setores industriais. Deste modo, existe a necessidade de adotar sistemas de detecção e diagnóstico de avarias para este tipo de máquinas. O trabalho que irá ser desenvolvido nesta dissertação apresenta, como objetivo principal, propor técnicas de diagnóstico de avarias que têm por base o uso do quadrado do sinal da corrente elétrica estatórica. Através das diversas técnicas apresentadas será efetuado um estudo pormenorizado para se concluir, por um lado, qual a técnica que apresenta um conteúdo espectral com maior informação e, por outro, estabelecer o conceito de índice de severidade e ainda concluir qual técnica que apresenta a melhor relação entre o valor percentual da carga e este índice. Para a implementação experimental deste trabalho, foi desenvolvido um sistema de aquisição de sinais, assim como, foram modificados fisicamente motores, de modo a realizar ensaios em vazio e em carga que se aproximassem das situações de avaria real.
Currently, the various sectors of industry to optimize production processes and avoid substantial costs to companies due to unscheduled production losses have required equipment maintenance sectors to adopt measures that fall within the scope of preventive maintenance. The Three-Phase Induction Motor currently represents the most widely used rotary electric machine in the industrial sectors. Thus, there is a need to adopt fault detection and diagnosis systems for this type of machines. The work that will be developed in this dissertation presents as main objective, to propose fault diagnosis techniques based on the use of the signal square. of the statistical electric current. Through the various techniques presented, a detailed study will be carried out to conclude, on the one hand, which technique has a spectral content with more information, on the other hand, to establish the concept of severity index and to conclude which technique has the best relation between the percentage value of the load and this index. For the implementation of this work, a signal acquisition system was developed, as well as motors that were physically modified to carry out electrical tests under load and nozzle that approached the actual fault situation.

La détection et le diagnostic des défauts d'engrenages ont été traditionnellement basés sur l'analyse des signaux vibratoires et acoustiques. Mais, ces méthodes peuvent être coûteuses suite aux difficultés techniques de mise en œuvre de capteurs sur des pièces en rotation. Dans ces travaux de thèse, une méthode originale de détection de défauts locaux dans des engrenages entraînés par des moteurs électriques est proposée en se basant sur le suivi des courants statoriques. Le système électromécanique est simulé numériquement en combinant un modèle électrique dynamique de moteurs asynchrones (modèle de Kron et modèle des réseaux de perméances) et un modèle mécanique dynamique d'engrenages droits et hélicoïdaux incluant les arbres et les paliers. Certains défauts classiques du moteur (excentricité du rotor) et des défauts d'engrenages (écaillages sur les flancs actifs de dentures) sont considérés et une technique itérative de résolution est présentée qui permet de résoudre le problème électromécanique couplé. De nombreux résultats sont présentés qui illustrent la possibilité et la sensibilité de détection de défauts d'engrenages par mesure de courants électriques sur le moteur. Sur la base de ces simulations, il est conclu que l'analyse de la signature des courants du moteur apparaît comme une méthode suffisamment précise pour détecter et surveiller les défauts locaux d'engrenage comme les écaillages.

Mestrado em Engenharia e Gestão Industrial
Adotando a orientação do TPM para uma cultura de “zero acidentes, zero defeitos e zero avarias”, descreve-se neste relatório a utilização desta metodologia de melhoria contínua, com ênfase no pilar da Manutenção Planeada, numa linha de produção na Sociedade da Água de Luso, S.A.. A introdução do BDA (Breakdown Analysis), para redução da taxa de avarias, da metodologia KAIZEN 12 passos, conjugada com o indicador MTBA (Mean Time Between Assists), para o aumento da produtividade e do método dos 5S na oficina de manutenção, proporcionaram resultados muito positivos. Assim, no período do estágio, o valor do indicador OPI NONA (Operational Performance Indicator – No Order No Activity) aumentou cerca de 14%, resultando num benefício financeiro de cerca de 132.000€. Adicionalmente a área de manutenção ficou dotada de melhores condições de segurança e trabalho, mais ágil na resposta à execução de tarefas, tendo ainda registado uma redução do consumo energético. Um passo futuro consiste na fusão do pilar da Manutenção Planeada com a Gestão Autónoma, constituindo a Manutenção de Fábrica.
Based on the TPM culture of “zero accidents, zero defects and zero failures”, emphasizing the planned maintenance, this report describes the use of this continuous improvement methodology in a production line at Sociedade da Água de Luso, S.A. company. The introduction of the BDA (Breakdown Analysis), to reduce the failure rate, the KAIZEN 12 steps methodology coupled with the MTBA (Mean Time Between Assists) indicator, to increase productivity and the 5S tool in the maintenance area, provided very positive results. Thus, during the period of the internship, the value of the OPI NONA (Operational Performance Indicator – No Order No Activity) indicator increased about 14%, resulting in a financial benefit of around 132.000€. In addition, the maintenance area has now better conditions of safety and work, is more agile to execute new tasks, and reduced energy consumption. A future step is the fusion of the pillar of Planned Maintenance with the Autonomous Management, embodying the Factory Maintenance.

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica
A presente dissertação foi elaborado no âmbito da realização de um estágio numa empresa do sector eletromecânico. A referida empresa comercializa equipamentos industriais, dentro dos quais acionamentos eletromecânicos, e presta serviços de manutenção. Foram analisadas diversas reparações efetuadas e foram sugeridas algumas alterações tendo em vista a melhoria do processo. Para o efeito, foi criado um procedimento ao nível das reparações e foi elaborado um plano de inspeções periódicas para moto-redutores. A introdução destes melhoramentos teve por base uma pesquisa dos elementos que constituem estes equipamentos e que apresentam maior propensão de falha. Foi também projetada uma bancada de ensaios com o intuito de monitorizar o funcionamento de um moto-redutor em condições de montagem inadequada através da utilização de sensores próprios. No final foram analisados os resultados obtidos e retidas conclusões de todas as áreas intervencionadas.

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energias Renováveis – Conversão Eléctrica e Utilização Sustentáveis, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciência e Tecnologia
A manutenção de turbinas eólicas (TEs) terá uma importância crescente nas próximas décadas e é fundamental que a gestão da manutenção dos parques eólicos (PEs) invista na manutenção preditiva, pois só assim é que se podem otimizar os ativos eólicos, tornar a tecnologia eólica mais competitiva e atrair cada vez mais investimento. O objetivo deste estudo foi criar metodologias para avaliar o desempenho e prever avarias em TEs, usando como inputs a curva de potência do fabricante, os dados SCADA e os dados históricos das intervenções das equipas de manutenção, para utilizar na manutenção preditiva com a finalidade de otimizar os ativos eólicos e reduzir os custos de operação e manutenção dos PEs. Foram executados quatro programas em MATLAB a partir das seis metodologias propostas, um para determinar a curva de potência de referência teórica do fabricante, metodologia 1, um para avaliar o funcionamento de TEs, metodologia 2 e prever o desempenho de TEs, metodologias 3 e 4, dois para prever a eficiência de TEs, metodologias 5 e 6. A função usada em MATLAB para aproximar e descrever analiticamente a curva de potência de referência do fabricante foi o polinómio spline, as métricas usadas foram as médias e os desvios padrão do desempenho e da eficiência por semana (modelo anual/semanal) ou por dia (modelo mensal/diário) e as metodologias para prever tiveram como base a estimação da tendência linear dessas métricas. Foram aplicadas as metodologias 1 e 2 para determinar as curvas de potência de referência e avaliar o funcionamento de dois PEs, o PE1 com cinco e o PE2 com oito TEs Nordex N90 durante o período de quatro anos de 2008 a 2011. Foram testadas as metodologias 3, 4, 5 e 6 para prever as avarias em TEs, para os períodos anteriores a algumas avarias graves das oito TEs do PE2. Não foi possível prever as avarias nas caixas multiplicadoras da TE1, TE2 e TE5, no inversor do sistema Pitch 2 da TE3, nas pás da TE7, no rolamento de suporte do veio de alta rotação da TE4, em alguns rolamentos da caixa multiplicadora da TE4, na caixa redutora do sistema Yaw da TE1 e no motor do sistema Yaw da TE7.

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Mecânica
O presente estudo constitui uma dissertação para a obtenção do Grau de Doutoramento em Engenharia Mecânica. O seu principal objetivo foi analisar as vibrações para compreender o modo como uma ferramenta deste tipo pode contribuir para uma melhoria em termos de manutenção em aerogeradores de parques eólicos, otimizando a manutenção destes equipamentos, pela redução das perdas de produção de energia e dos custos finais de manutenção. A investigação procurou igualmente identificar as principais fontes de vibrações transmitidas ao sistema e à sua estrutura, de forma a compreender o comportamento à fadiga dos componentes mecânicos de geradores eólicos. Através deste estudo, a manutenção pode ser planeada num formato mais eficiente, podendo também os aerogeradores já existentes obterem melhorias significativas através da utilização de um novo modelo de manutenção em aerogeradores, recorrendo não só às vibrações, mas também às análises de óleos, à termografia e à endoscopia. Através destas ferramentas e analisando o histórico de avarias, será possível detetar a falha numa fase inicial, conhecer a sua origem e calcular aproximadamente o seu tempo de vida. O acompanhamento das avarias registadas possibilitou a sua catalogação com vista à criação de uma base de dados referente ao parque eólico nacional e foi possível quantificar a contribuição para as avarias mecânicas precoces, através das vibrações sentidas na torre pela influência da força “vento”, mediante a instalação de sensores de baixa frequência nas três plataformas interiores da torre. A manutenção condicionada baseada nas vibrações é uma ferramenta deveras importante, o mesmo sucedendo com a utilização de novos materiais, incluindo lubrificantes e componentes mecânicos.

Deux sites archéologiques antiques du delta du Nil ont été analysés lors de cette étude paléoenvironnementale. Bien connus d'un point de vue archéologique, ils ont été analysés à travers un panel d’outils géoarchologiques afin de répondre à un ensemble de questions émanant des égyptologues et d’améliorer la compréhension du paléopaysage dans lequel ils s’inscrivent.Le premier site est celui d’Avaris. Située à la marge est du delta, à environ 60 km du trait de côte actuel, cette cité fut la capitale de la Basse Égypte durant le règne du peuple hyksos, au milieu du deuxième millénaire avant le Christ. L’occupation du site fut toutefois plus longue que la courte période d’occupation hyksos. L’histoire de la cité est intimement liée à celle de la paléo-branche pélusiaque, ancien bras du Nil aujourd’hui asséché, bien que des canaux actuels semblent réutiliser une partie de son tracé.Le site a été étudié dans une optique pluridisciplinaire, en mettant à contribution diverses techniques. Plusieurs campagnes de carottages sédimentaires ont permis d’explorer le système de chenaux anastomosés formant la trame de la topographie du site. Certains de ces chenaux ont fait l’objet de datations par luminescence stimulée optiquement (OSL), et, dans une moindre mesure, par radiocarbone. Les résultats de ces datations, combinés à des analyses sédimentologiques pratiquées sur les dépôts sédimentaires holocènes, telles que granulométrie et morphoscopie, ont débouché sur la reconstitution de l’histoire de la branche pélusiaque dans la région, et sa mise en relation avec l’occupation anthropique d’Avaris. L’étude de l’interaction entre l’Homme et son environnement s’est également traduite par la recherche de l’emplacement des bassins portuaires de la cité d’Avaris attestés par les archives antiques. Aucun outil à disposition n’étant à même de résoudre cette problématique de manière autonome, un ensemble de techniques complémentaires a été mis en œuvre. L’interprétation des prospections géomagnétiques et des indices archéologiques a appuyé les carottages et les analyses sédimentologiques. Cette approche synergique des outils et des méthodes a mis en évidence une zone particulièrement favorable à un usage portuaire, du fait de sa topographie particulière, résultant d’une morphogénèse pléistocène remaniée, de sa topologie, au cœur des implantations humaines et reliée aux chenaux principaux, et des faciès sédimentaires spécifiques observés. D’autres sites portuaires sont potentiellement présents, mais les présomptions dans ce sens sont moins probantes.Le deuxième site étudié est celui de Taposiris. Situé à l’extrémité ouest du lac Mariout, au nord du delta du Nil, la cité hellénistique de Taposiris est également un site portuaire. Une série de carottages sédimentaires a été analysée afin de comparer les différents milieux de sédimentation de la zone. Quatre grands types d’environnements ont été définis. Le premier est le lac Mariout, soit le milieu théoriquement naturel. Les trois autres environnements sont en revanche marqués par la présence humaine : le bassin portuaire lui-même a été étudié, ainsi que deux zones formant l’interface entre le port et le lac : un chenal reliant les deux milieux, et une levée de terre les séparant. L’impact de l’anthropisation a été mis en évidence dans les sédiments portuaires. La stratigraphie entre le lac et le port montre en effet des hiatus pouvant être directement liés aux activités humaines.Afin d’apporter de nouveaux éléments de compréhension des relations entre la cité de Taposiris et le lac Mariout, une approche utilisant des outils de modélisation mathématiques a été entreprise. En se fondant à la fois sur des hypothèses actualistes et sur des données anciennes, les courants aquatiques ont été reconstitués à l’échelle du lac. La situation favorable du port de Taposiris en termes de navigation et de protection contre l’accrétion sédimentaire des bassins a ainsi pu être mise en avant. Cette étude s’est en partie appuyée sur un programme de modélisation des courants dans le port de la Rome impériale (Portus). Tout en fournissant des réponses directes aux questionnements des archéologues, cette dernière étude a en effet permis de valider la pertinence de cet outil dans le cadre d’une problématique liée à la navigation et à l’accessibilité des ports antiques.Cette étude géoarchéologique montre l’importance cruciale de l’approche pluridisciplinaire dans ce type de recherche. La question des méthodes et outils employés en a été un élément récurrent, et seule une approche croisée des problématiques paléoenvironnementales aura pu permettre de la mener à bien
We studied two ancient archaeological sites of the Nile delta during this palaeoenvironmental study. These sites were well known from a archaeological point of view, and this knowledge was strengthened by a geoarchaeological approach. We aimed at answering specific questions of the Egyptologists, as well as enhancing the understanding of the palaeolandscape of these sites.The first site is Avaris. Located on the eastern margin of the delta, 60 km away from the modern coastline, this city was the capital of Egypt during the Hyksos period, in the middle of 2nd millennia BC. The settlement’s lifespan was however longer than the Hyksos period alone. The history of the city is linked to the history of the Pelusiac branch, a former arm of the Nile, nowadays drained, although modern canals seem to reuse some parts of the ancient branch. The site was studied in a pluridisciplinary fashion, and by using several tools and methods.Several coring campaigns allowed us to understand the anastomosing channels system that make the background of the site. Some of these channels have been dated by optically stimulated luminescence (OSL), as well as by radiocarbon. The results of this dating program, combined with sedimentological analysis made on the Holocene deposits, such as granulometry or morphoscopy, allowed us to reconstruct the history of the Pelusiac branch in the Avaris region, and to link its evolution to the human occupation.Another goal of the study, related to the interaction between man and its environment, was the search for the harbour basins of Avaris, mentioned in ancient archaeological archives. Several techniques had to be combined, since no single tool was able to solve this question by itself. Sedimentological analyses were backed up by geophysical surveys and archaeological findings. This combined approach put the emphasis on a specific area, especially well suited for harbour use. This area presents specificities in its topography, which morphogenesis results from the alteration of Pleistocene layers, in its topology, since it’s located in the centre of the city and linked to the two main river channels, and in its sedimentary facieses. Other potential harbour sites were also discovered, but we got less obvious clues for them.The second site is Taposiris. Located at western extremity of the lake Mariout, in the northwestern part of the Nile delta, the Hellenic city of Taposiris is also a harbour site. Sedimentary corings were analyzed in order to compare the various sedimentary deposition environments of the region. Four kinds of environments have been defined. The first one is the lake itself, a so-called natural environment. The other three environments are on the contrary linked to human activities. The harbour basin itself has been studied, as well as the two interface areas between the lake and the basin: the canal linking both of them, and a levy separating themselves from each other. The impact of anthropisation was observed in the harbour deposits. The compared stratigraphy of the natural and anthropised environments presents anomalies that can be traced back to human activities.In order to bring new comprehension elements about the relationship between the city of Taposiris and the lake Mariout, mathematical modelling of the water currents in the lake was undergone, by using both actualist hypothesis and ancient sources. The favourable situation of the harbour of Taposiris as far as navigation and protection against sedimentary accretion was highlighted. This study based itself on a similar modelling we did in the ancient harbour of Rome, Portus. As well as providing answer to precise archaeological questions, this last study also validated this tool as far as navigation and ancient harbour accessibility is concerned.This geoarchaeological study highlights the necessity of a pluridisciplinary approach in this kind of research. The question of which methods to use, and how to use them, was a mainstay of our work. Only a combined approach of the palaeoenvironmental problematic was efficient enough to complete this study

Mestrado em Gestão de Energia
Exame público realizado em 06 de Junho de 2016
Este trabalho pretende abordar os principais elementos constituintes dos transformadores de potência e o seu respetivo modo de funcionamento, identificar as avarias que mais comumente ocorrem neste tipo de máquinas, bem como identificar métodos de diagnóstico, capazes de detetar possíveis avarias, tendo em vista a elaboração de uma adequada estratégia de manutenção destes mesmos equipamentos.
This study addresses the main constituent elements of power transformers and their respective operating mode, identifies the faults that most commonly occur in this type of machines, and also identifies diagnostic methods capable of detecting possible damages, in order to define proper maintenance strategies for these equipments.

A área de engenharia de controlo cada vez mais uma área muito competitiva. Com o crescimento dos sistemas automatizados e a complexidade dos mesmos, torna-se fundamental que os sistemas apresentem uma eficácia e confiabilidade muito elevada. Para isso, é necessário que todos os componentes de um sistema apresentem elevados níveis de desempenho. Os métodos de deteção e diagnóstico de falhas neste momento têm uma importância acrescida visto que através deles podemos verificar se todo o sistema apresenta um comportamento esperado. Nesta dissertação procura-se estudar os métodos existentes para diagnóstico de avarias para os conversores eletrónicos de potência. Depois do estudo dos diversos métodos, pretende-se aplicar um método baseado em observadores num conversor de potência. Ao longo da dissertação, serão estudados dois tipos de observadores: Observador de ordem completa e Observador de ordem reduzida para determinadas condições. Por fim, irão ser introduzidas falhas na componente dos componentes para, posteriormente, estima-las a partir dos observadores.

A área de engenharia de controlo cada vez mais uma área muito competitiva. Com o crescimento dos sistemas automatizados e a complexidade dos mesmos, torna-se fundamental que os sistemas apresentem uma eficácia e confiabilidade muito elevada. Para isso, é necessário que todos os componentes de um sistema apresentem elevados níveis de desempenho. Os métodos de deteção e diagnóstico de falhas neste momento têm uma importância acrescida visto que através deles podemos verificar se todo o sistema apresenta um comportamento esperado. Nesta dissertação procura-se estudar os métodos existentes para diagnóstico de avarias para os conversores eletrónicos de potência. Depois do estudo dos diversos métodos, pretende-se aplicar um método baseado em observadores num conversor de potência. Ao longo da dissertação, serão estudados dois tipos de observadores: Observador de ordem completa e Observador de ordem reduzida para determinadas condições. Por fim, irão ser introduzidas falhas na componente dos componentes para, posteriormente, estima-las a partir dos observadores.

O avanço tecnológico promoveu uma crescente fiabilidade no que respeita a motores elétricos (principalmene nos Motor de Indução (MI)). Estes representam mais de 80% do total de motores elétricos utilizados em todo o mundo. A sua avaria inesperada num ambiente industrial pode significar pesados prejuízos e transtornos, fazendo com que métodos de deteção de avarias modernos sejam cada vez mais atrativos para estes ambientes. Apesar da grande necessidade industrial de profissionais capazes de lidar com estas temáticas, existe uma grande escassez de materiais de ensino que permitam o conhecimento adequado dos métodos de deteção. Esta dissertação apresenta um sistema capaz de lidar com as necessidades educacionais encontradas hoje em dia, no que respeita ao ensino de deteção de avarias em MIs. O sistema apresentado permite a realização de ensaios em ambiente laboratorial, permitindo aos alunos visualizarem o funcionamento de um único motor em vários estados de avarias pré-programadas. Em cada uma das avarias possíveis de emular, o aluno pode tomar várias opções de simulação, alterando parâmetros específicos da avaria. Para além de permitir a realização de diferentes ensaios, este sistema constitui ainda uma interessante ferramenta de ensino no que respeita à deteção de avarias em MIs, contendo ferramentas que visam apoiar a educação nesta temática. Essas ferramentas incluem documentos (ou um portal) desenvolvidos especificamente para este tema e exercícios didáticos que podem ser realizados diretamente no sistema. Dada á sua versatilidade, este sistema poderá vir a constituir uma ferramenta de extrema importância didática no ensino de deteção e diagnóstico de avarias no MI.

A dissertação desenvolvida tem como objectivo automatizar todo o processo de assistência técnica da empresa Adira. Neste momento, quando um cliente reporta um problema, na maioria das ocorrências, é necessário alguém com conhecimento técnico das máquinas para resolver o problema, o que leva a que o departamento de engenharia seja obrigado a intervir diversas vezes. Este sistema desenvolvido irá permitir a que pessoal da Adira, sem conhecimento técnico, consiga ajudar os clientes a resolver os problemas reportadas pelos clientes, diminuindo a intervenção do departamento de engenharia na área da assistência técnica. Além disso é desenvolvido um modelo de manutenção preditiva para o sistema esbarro, da quinadora.

A dissertação desenvolvida tem como objectivo automatizar todo o processo de assistência técnica da empresa Adira. Neste momento, quando um cliente reporta um problema, na maioria das ocorrências, é necessário alguém com conhecimento técnico das máquinas para resolver o problema, o que leva a que o departamento de engenharia seja obrigado a intervir diversas vezes. Este sistema desenvolvido irá permitir a que pessoal da Adira, sem conhecimento técnico, consiga ajudar os clientes a resolver os problemas reportadas pelos clientes, diminuindo a intervenção do departamento de engenharia na área da assistência técnica. Além disso é desenvolvido um modelo de manutenção preditiva para o sistema esbarro, da quinadora.

Atualmente, a procura por energia eólica tem vindo a crescer a uma taxa tão exponencial que a produção deste tipo de energia vê-se confrontada com a necessidade de garantir elevados padrões de fiabilidade e de qualidade do serviço prestado, bem como de reduzir os correspondentes custos de manutenção. Esta dissertação surge neste âmbito e pretende como objetivos finais e através do uso do Matlab: estabelecer seis modelos para diferentes componentes da turbina eólica, definir parâmetros para estes, hierarquizar eventuais falha e testar os modelos nesses mesmos cenários de falhas.

Atualmente, a procura por energia eólica tem vindo a crescer a uma taxa tão exponencial que a produção deste tipo de energia vê-se confrontada com a necessidade de garantir elevados padrões de fiabilidade e de qualidade do serviço prestado, bem como de reduzir os correspondentes custos de manutenção. Esta dissertação surge neste âmbito e pretende como objetivos finais e através do uso do Matlab: estabelecer seis modelos para diferentes componentes da turbina eólica, definir parâmetros para estes, hierarquizar eventuais falha e testar os modelos nesses mesmos cenários de falhas.

Estágio realizado na EDP Distribuição-Energia, S.A. e orientado pelo Eng.º Rui Manuel Gonçalves de Azevedo Palhares
Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Eurico Manuel Carrapatoso

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
A maioria dos sistemas de energia atuais apresentam uma eficiência e performance de nível elevado, fruto da evolução de processos de conversão de energia e aplicações robustas, motivadas pelo desenvolvimento da eletrónica de potência. Posto isto, surge a necessidade de criar não só sistemas funcionais ao nível da qualidade do serviço, mas também garantir a segurança e manutenção de estabilidade dos próprios sistemas. As fontes de tensão ininterruptas garantem o abastecimento de cargas críticas num sistema de energia elétrico e o seu funcionamento em paralelo garante uma maior disponibilidade de potência instalada. A crucial importância destes sistemas de energia requer uma atenção especial aos elementos com maior propensão a falhas, como os elementos passivos, nomeadamente condensadores e bobinas. Sendo assim, tendo como garantia que a conexão em paralelo é alcançada, resta agora dotar este tipo de sistemas de mecanismos de aprovisionamento e deteção de falhas que lhes confiram um carácter de excelência. Esta dissertação tem como principal objetivo a avaliação da implicação que alterações graduais nos elementos de filtragem têm na performance dos sistemas UPS, bem como implementação de mecanismos de deteção de parâmetros em tempo real, indicadores da degradação desses elementos críticos. Neste sentido, foram implementados métodos de simulação capazes de detetar alterações desses elementos passivos, nomeadamente bobinas e condensadores, presentes num sistema UPS composto por duas unidades multinível com funcionamento em paralelo, com uma topologia NPC e uma estratégia de controlo FCS-MPC.
Most current energy systems have a high-level efficiency and performance resulting from the evolution of energy conversion processes and robust applications, motivated by the development of power electronics. As such, there is a need to create not only functional systems with regard to the quality of service but also to ensure the safety and maintenance of the stability of the systems themselves. The uninterruptible power supplies guarantee the energy supply of critical loads in the electrical system, and their parallel connection offers greater availability of installed power. The crucial importance of these energy systems requires that special attention be given to the elements that constitute a higher risk of failures, such as the passive elements, namely capacitors and coils. Therefore, as long as the parallel connection is achieved, it is imperative that these systems are equipped with provisioning mechanisms and fault detection which ensure a high level of excellence. The main objective of this thesis is to evaluate the effect that gradual changes in filtering elements have on the performance of the UPS systems and concomitantly implement parameter estimation mechanisms in real-time, which are useful indicators of the degradation of these critical elements. In order to do this, simulation methods which were able to detect changes in the inductors and capacitors were implemented. By using the proposed technique, only sensors required for UPS controllers are used with no additional hardware being required.

Estágio realizado na EDP Distribuição-Energia, S.A. e orientado pelo Eng.º Rui Manuel Gonçalves de Azevedo Palhares
Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Eurico Manuel Carrapatoso

Tese de Doutoramento Ramo Engenharia Industrial e de Sistemas
Nos últimos anos, temos assistido a várias e profundas alterações na produção industrial. Muitos processos industriais estão agora automatizados com o objetivo de garantir a qualidade da produção e minimizar os seus custos. Atualmente, as organizações têm vindo a recolher e armazenar quantidades cada vez maiores de dados relevantes e precisos dos seus processos de produção. Este armazenamento de dados oferece um enorme potencial, constituíndo uma fonte de novo conhecimento. No entanto, a elevada quantidade de dados e a sua complexidade não se coaduna em muitos casos com a capacidade de analisá-los, e torna-se necessária a utilização de técnicas de análise automatizadas. O data mining emerge como uma importante ferramenta no processo de aquisição de conhecimento a partir de dados provenientes do processo produtivo. Apresenta uma oportunidade de aumento significativo da capacidade de transformação de elevados volumes de dados em informação útil. O uso cumulativo de dados tem sido limitado, o que conduz ao problema de "fontes de dados ricas, mas pobres em informação". Neste trabalho, através da utilização da ferramenta de data mining RapidMiner, são aplicados diferentes algoritmos a dados de manutenção e de monitorização da condição de determinados equipamentos existentes em diferentes linhas de produção. Os algoritmos aplicados são comparados quanto à exatidão obtida na descoberta de padrões e nas predições efetuadas. A recolha de dados baseia-se num sistema de agentes distribuídos, o que, dada a sua natureza, será responsável pela recolha de dados através de uma arquitetura funcional. O uso de data mining está integrado num sistema on-line capaz de recolher dados através da utilização de agentes automáticos, apresentando os resultados obtidos às diferentes equipas de manutenção, de forma facilmente compreensível. O objetivo dos algoritmos de predição desenvolvidos é de prever valores futuros com base em registos de valores presentes, a fim de estimar a possibilidade da falha de uma determinada máquina e, desta forma, apoiar as equipas de manutenção no planeamento de medidas adequadas para evitar falhas ou para mitigar os seus efeitos. As principais contribuições deste trabalho são: (i) definição da arquitetura de um sistema funcional de predição de avarias, (ii) a criação de um protótipo de data mining utilizando para tal a ferramenta RapidMiner v.5.3.15.
In the last years we have assisted to several and deep changes in industrial manufacturing. Many industrial processes are now automated in order to ensure production quality and to minimize costs. Currently, manufacturing companies have been collecting and storing increasingly larger amouts of accurate and relevant production data. The stored data offer enormous potential, providing a source of new knowledge. However, the huge amount of data and its complexity is not consistent in many cases with the ability to analysing ability . Data mining has emerged as an important tool for knowledge acquisition from manufacturing databases. Data mining technology presents an opportunity to increase significantly the rate at which the volume of data can be turned into useful information. However, the use of accumulated data has been limited, which has led to the “rich data but poor information” problem. In this work, a data mining tool named RapidMiner is used to create and apply different data mining prediction algorithms to maintenance and condition monitoring data. Their accuracy in the discovery of patterns and also the accuracy of predictions is compared. This tool is integrated with an online system which collects data using automatic agents and presents all the results to the maintenance teams in an comprehensible way. The remote data collection is based on an intricate system of distributed agents, which, given its nature, will be responsible for remote data collection through a functional architecture. The purpose of the prediction algorithms applied is to forecast future values based on present records, in order to estimate the possibility of a machine breakdown, and therefore to support maintenance teams in planning appropriate measures to avoid failures or to mitigate their effects. The main contributions of this work are (i) the definition of a system architecture; (ii) the creation of an data mining prototype system using a data mining tool named RapidMiner v.5.3.15.
Fundação para a Ciência e para a Tecnologia (FCT) através da Bolsa PROTEC (Programa de Apoio à Formação Avançada de Docentes do Ensino Superior Politécnico).

Num mundo industrializado, as máquinas elétricas desempenham um papel fundamental nas indústrias, sendo os motores de indução trifásicos dos mais utilizados, devido à sua simplicidade construtiva, reduzido custo de produção, robustez e versatilidade de adaptação a diferentes tipos de carga. Apesar da robustez destas máquinas, nenhum motor está isento de estar sujeito à ocorrência de avarias, podendo estas levar a paragens nos processos produtivos e/ou danificação de material com os consequentes prejuízos financeiros. De forma a manter um normal funcionamento contínuo evitando danos materiais e financeiros, é necessário adotar medidas de manutenção preventiva, nomeadamente através da análise do estado de funcionamento dos motores, de modo a descobrir o mais precocemente possível, eventuais avarias. Apesar da existência de vários métodos de análise das máquinas, existe uma grande escassez de material didático de modo a formar profissionais especializados na área da deteção de avarias. Como resultado do trabalho realizado no âmbito desta dissertação foi especificado e desenvolvido um laboratório de testes de motores de indução, capaz de realizar a recolha e o processamento das várias variáveis envolvidas no funcionamento da máquina, facilitando a análise ao utilizador. Adicionalmente, este laboratório encontra-se preparado para provocar avarias nas máquinas para utilização didática da mesma. O laboratório para deteção e diagnóstico de avarias em motores de indução trifásicos, juntamente com o respetivo módulo de aquisição e processamento desenvolvido, encontra-se preparado para adquirir sinais de corrente e tensão de alimentação do motor, com especial foco para a assinatura de corrente (Motor Current Signature Analysis - MCSA), bem como outros sinais externos para análise (vibração, temperatura, etc.). É ainda possível realizar a gravação de todos os dados recolhidos, possibilitando uma posterior análise recorrendo a outros métodos de deteção e diagnóstico de avarias.

Os motores elétricos e sistemas que derivam dos mesmos, segundo a agência internacional de energia, representam mais de 50% do consumo de eletricidade global, sendo que a nível industrial, o consumo de energia elétrica dos motores elétricos corresponde a cerca de 2/3 do consumo do sector. Dentro dos diversos tipos de motores elétricos, o mercado apresenta os motores de indução como os mais bem sucedidos, sendo estes reparados tipicamente 2 a 4 vezes ao longo do seu tempo de vida de 12 a 20 anos. Apesar da baixa probabilidade de avaria, existe um grande interesse em evitar que uma aconteça inesperadamente, especialmente para motores de grande importância. Este interesse deve-se ao facto de que é estimado que uma paragem não programada possa custar dez vezes mais que uma paragem programada, pelo que de uma perspetiva técnicoeconómica, o investimento no melhoramento do rendimento e fiabilidade dos motores elétricos é, em geral, muito atrativo para a grande maioria das indústrias. Neste contexto, decorre na Altran Portugal o projecto REARM II (pRedictivE mAintenance of electRic Motors II), cujos objetivos passam por desenvolver uma plataforma de manutenção preditiva para motores elétricos de onde se pretende obter uma avaliação do estado do motor e fazer a deteção de avarias ainda num estado inicial, fornecendo atempadamente sinais de alarme acerca do estado de funcionamento do motor e minimizando dessa forma a probabilidade da ocorrência súbita e intempestiva de uma avaria catastrófica que implique a paragem imediata ou não programada de um motor. Fazendo esta dissertação parte do projeto mencionado, a mesma foca-se no desenvolvimento de um classificador para deteção de avarias nos rolamentos de um motor de indução trifásico com base na análise da sua vibração e correntes elétricas, sendo que foram avaliados diversos conjuntos de features resultantes de ambas as análises, assim como a frequência de amostragem e período de análise mínimos para uma classificação bem sucedida, tendo sido atingidos excelentes resultados.

Nos últimos anos, temos assistido a várias e profundas alterações na produção industrial. Muitos processos industriais estão agora automatizados com o objetivo de garantir a qualidade da produção e minimizar os seus custos. Atualmente, as organizações têm vindo a recolher e armazenar quantidades cada vez maiores de dados relevantes e precisos dos seus processos de produção. Este armazenamento de dados oferece um enorme potencial, constituindo uma fonte de novo conhecimento. No entanto, a elevada quantidade de dados e a sua complexidade não se coaduna em muitos casos com a capacidade de analisá-los, e torna-se necessária a utilização de técnicas de análise automatizadas. O data mining emerge como uma importante ferramenta no processo de aquisição de conhecimento a partir de dados provenientes do processo produtivo. Apresenta uma oportunidade de aumento significativo da capacidade de transformação de elevados volumes de dados em informação útil. O uso cumulativo de dados tem sido limitado, o que conduz ao problema de "fontes de dados ricas, mas pobres em informação". Neste trabalho, através da utilização da ferramenta de data mining RapidMiner, são aplicados diferentes algoritmos a dados de manutenção e de monitorização da condição de determinados equipamentos existentes em diferentes linhas de produção. Os algoritmos aplicados são comparados quanto à exatidão obtida na descoberta de padrões e nas predições efetuadas. A recolha de dados baseia-se num sistema de agentes distribuídos, o que, dada a sua natureza, será responsável pela recolha de dados através de uma arquitetura funcional. O uso de data mining está integrado num sistema on-line capaz de recolher dados através da utilização de agentes automáticos, apresentando os resultados obtidos às diferentes equipas de manutenção, de forma facilmente compreensível. O objetivo dos algoritmos de predição desenvolvidos é de prever valores futuros com base em registos de valores presentes, a fim de estimar a possibilidade da falha de uma determinada máquina e, desta forma,apoiar as equipas de manutenção no planeamento de medidas adequadas para evitar falhas ou para mitigar os seus efeitos. As principais contribuições deste trabalho são: (i) definição da arquitetura de um sistema funcional de predição de avarias, (ii) a criação de um protótipo de data mining utilizando para tal a ferramenta RapidMiner v.5.3.15.
In the last years we have assisted to several and deep changes in industrial manufacturing. Many industrial processes are now automated in order to ensure production quality and to minimize costs. Currently, manufacturing companies have been collecting and storing increasingly larger amouts of accurate and relevant production data. The stored data offer enormous potential, providing a source of new knowledge. However, the huge amount of data and its complexity is not consistent in many cases with the ability to analysing ability . Data mining has emerged as an important tool for knowledge acquisition from manufacturing databases. Data mining technology presents an opportunity to increase significantly the rate at which the volume of data can be turned into useful information. However, the use of accumulated data has been limited, which has led to the “rich data but poor information” problem. In this work, a data mining tool named RapidMiner is used to create and apply different data mining prediction algorithms to maintenance and condition monitoring data. Their accuracy in the discovery of patterns and also the accuracy of predictions is compared. This tool is integrated with an online system which collects data using automatic agents and presents all the results to the maintenance teams in an comprehensible way. The remote data collection is based on an intricate system of distributed agents, which, given its nature, will be responsible for remote data collection through a functional architecture. The purpose of the prediction algorithms applied is to forecast future values based on present records, in order to estimate the possibility of a machine breakdown, and therefore to support maintenance teams in planning appropriate measures to avoid failures or to mitigate their effects. The main contributions of this work are (i) the definition of a system architecture; (ii) the creation of an data mining prototype system using a data mining tool named RapidMiner v.5.3.15.
Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
O Mundo está em grande mudança. Existe atualmente uma clara viragem do ponto de vista energético. A crescente aposta em energias renováveis, eficiência energética, mobilidade elétrica, entre outros, faz com que a inovação e desenvolvimento nestes setores esteja em alto crescimento. Obviamente que para isto, existe uma simbiose entre a indústria e a ciência. As publicações nestas áreas multiplicam-se e esta dissertação surgiu com o intuito de colmatar referências na área das máquinas elétricas, nomeadamente das Máquinas Multifásicas de Ímanes Permanentes. O trabalho realizado teve como objetivo principal perceber o estado da arte quanto aos métodos de diagnóstico de falhas nos ímanes permanentes de máquinas multifásicas de ímanes permanentes e, a partir de simulações criadas para o efeito, avaliar a possibilidade da criação de novas abordagens relativamente ao diagnóstico desta falha. O Capítulo 1 menciona o enquadramento do tema da dissertação, bem como, qual a motivação para a elaboração deste documento. O Capítulo 2 aborda quais os tipos de falhas que se podem encontrar nas máquinas em estudo, referindo as falhas elétricas, mecânicas e magnéticas. É apresentado também uma revisão geral dos métodos de diagnóstico já existentes, onde são abordados os diversos sinais já estudados e quais as conclusões retiradas para as máquinas em estudo, terminando com uma comparação entre eles. O Capítulo 3 inicia a descrição da máquina estudada, bem como qual foi o procedimento adotado para a realização das diversas simulações e análises aos diferentes estados simulados. Primeiramente, é descrita as duas falhas que induzimos na máquina, desmagnetização de um conjunto de ímanes de um polo e a sua totalidade, referindo qual o método utilizado para a criação de ambas. Numa segunda fase, são estudados quatro sinais: tensão do estator, tensão de neutros, corrente i_dq, fluxo encadeado e os erros de predição de corrente. O Capítulo 4 conclui este trabalho, enunciando as vantagens e desvantagens dos vários métodos, sumarizando as conclusões obtidas no Capítulo 3 relativas à variação dos métodos estudados com a velocidade da máquina, regime de carga e a severidade da carga, essencialmente. Por fim, são apontados quais os métodos que apresentam melhores características quanto ao diagnóstico de falha por desmagnetização dos ímanes permanentes para a máquina estudada, avaliação da tensão de neutros e os erros de predição de corrente.
The world is undergoing great change. There is currently a clear shift from an energy point of view. The growing bet on renewable energies, energy efficiency, electric mobility, amongst others means that innovation and development in these sectors are booming. Due to this, there is a symbiosis between industry and science. There are numerous publications in this area and this dissertation aims to add more knowledge in the field of electrical machines, namely multiphase permanent magnet machines. The main objective of the work carried out was to understand the state-of-the-art methods regarding diagnosing damage in the permanent magnets of permanent magnet multiphase machines and, based on simulations created for this purpose, to try to understand the possibility of creating new approaches regarding this malfunction. Chapter 1 mentions the framework and motivation that led us to carry out this dissertation, as well as the objectives outlined initially. Chapter 2 begins by addressing the types of malfunctions we can find in the machine's understudy, then referring to a general review of existing diagnostic methods, ending with a comparison between them based on various aspects. Chapter 3 begins with a complete description of the machine that we studied and what was the procedure adopted to carry out the different simulations and analyzes the different simulated states. Firstly, we describe the two faults that we induced in the machine, the demagnetization of a set of magnets from a pole and its entirety, referring to the method used to create both. In a second phase, four signals are studied: stator voltage, the voltage between neutrals, i_dq current, chained flux, and current prediction errors. Chapter 4 concludes this work, listing the advantages and disadvantages of the different methods, summarizing the conclusions obtained in Chapter 3 regarding the variation of the studied methods with the machine speed, load regime, and failure severity. Finally, it is pointed out which methods have the best characteristics regarding the fault diagnosis by demagnetization of the permanent magnets for the studied machine, evaluation of the neutral voltage, and current prediction errors.

Dissertação de Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
O presente documento apresenta o trabalho desenvolvido no âmbito da Dissertação que integra o plano curricular do Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores, da Faculdade de Ciências e Tecnologias da Universidade de Coimbra. O tema central deste trabalho prende-se com a aplicação de uma técnica de diagnóstico de avarias nos enrolamentos de transformadores, a transformadores de potência com enrolamento terciário. Esta técnica tem como base a aplicação da transformada complexa espacial às correntes de excitação dos mesmos. No Capítulo 1 é apresentada uma pequena introdução acerca do tema à volta do qual se desenvolveu este trabalho, e quais os motivos impulsionadores do presente estudo. No Capítulo 2 é apresentado o papel desempenhado pelo enrolamento terciário e qual a importância deste tipo de enrolamento em transformadores trifásicos com ligação estrela-estrela, sejam eles de núcleo comum ou de fases dissociadas. No Capítulo 3 são apresentados resultados comprovadores da teoria apresentada no Capítulo 2, com o objetivo de quantificar as alterações observadas tanto na corrente de excitação como nas tensões simples dos enrolamentos do secundário de um transformador, na presença de um enrolamento terciário. No Capítulo 4 é feita uma apresentação dos vários métodos de diagnóstico de avarias existentes. No Capítulo 5 são apresentados os resultados obtidos no âmbito do diagnóstico de avarias nos enrolamentos de transformadores com enrolamento terciário. No Capítulo 6 apresentam-se as conclusões finais acerca do trabalho desenvolvido, bem como algumas sugestões para trabalhos futuros.
This work was carried out under the scope of the Master Science Thesis that integrates the curriculum of the Master in Electrical and Computer Engineering, Faculty of Science and Technology, University of Coimbra. The central theme of this work is related to the application of a diagnostic technique to detect the occurrence of winding inter-turn short-circuits in the transformer’s windings, based on the application of the space vector to the exciting currents of power transformers with a tertiary winding. Chapter 1 presents a small introduction about the theme around which this work is developed and the reasons that boosts the present study. Chapter 2 presents the role of tertiary windings and the importance of this type of winding in a three-phase power transformers with star-star connection, both of core and shell-types or of dissociated phases. Chapter 3 presents the results that corroborate the theory presented in Chapter 2, in order to quantify the changes observed in both the exciting current as and phase voltage of the secondary of a transformer, under the presence of a tertiary winding. Chapter 4 presents the various methods of fault diagnosis that already exist. Chapter 5 presents the results related to the diagnosis of faults in the windings of transformers with a tertiary winding. In Chapter 6 are presented the main conclusions about this study, as well as some suggestions for future work.

O presente relatório descreve o trabalho desenvolvido no âmbito da unidade curricular Projeto, do Mestrado em Engenharia Mecânica - Especialização em Construção e Manutenção de Equipamentos Mecânicos, do Instituto Superior de Engenharia de Coimbra. Teve como principais objetivos introduzir um plano de manutenção numa empresa de carpintaria, designada por Carpintaria Aníbal Carraco que se dedica à fabricação de todo o tipo de mobiliário. Com a contínua evolução industrial e aperfeiçoamento das ferramentas de trabalho de modo a aumentar a produtividade e qualidade, a empresa viu-se obrigada a melhorar as suas técnicas de manutenção, pois só desse modo seria possível controlar e evitar que avarias nos equipamentos comprometessem o rendimento da mesma. Ao longo deste trabalho vai ser possível entender como eram feitas as manutenções até ao início da intervenção, e quais foram as medidas incrementadas na empresa para que se passasse a seguir um plano de manutenção correto. Para isso, foram recolhidos todos os documentos de avarias e intervenções que existiam até à data e foram criados documentos internos para cada equipamento onde passou a ser possível encontrar o histórico de ocorrências e gerir as manutenções. De um modo geral, este trabalho possibilitou à empresa um controlo mais rigoroso do estado dos seus equipamentos, seguindo à risca o plano de manutenção implementado e assim prevenir possíveis paragens devido a avarias.

Na engenharia mecânica, a manutenção dos equipamentos é uma área bastante sensível que requer a monitorização constante do comportamento mecânico dos materiais e dos componentes que constituem um sistema mecânico, a monitorização das condições de serviço, etc.. Nos motores de combustão interna de 4 tempos, tem-se registado uma frequente ocorrência de falha em veios de manivelas. Esta situação é bastante conhecida, nomeadamente na Marinha Portuguesa, devido à ocorrência deste problema nos motores diesel das fragatas da classe “Vasco da Gama”, navios de elevado empenho operacional, o que compromete o seu desempenho e total disponibilidade. Conforme referido anteriormente, os motores em análise têm apresentado um número significativo de falhas no veio de manivelas, sendo um objeto de interesse a ser estudado e avaliado. Como base de estudo, utilizaram-se os registos recolhidos das averiguações à data das ocorrências das falhas, juntamente com os dados disponíveis acerca dos motores em questão, bem como do seu veio de manivelas, de modo a recriar, com a ajuda do programa informático de modelação CAD Solidworks ®, um modelo em três dimensões do veio de manivelas. Deste modo, foi possível analisá-lo através do método dos elementos finitos, simulando todas as condições de funcionamento do motor, a fim de se obter com o maior rigor possível o comportamento do veio de manivelas. As simulações numéricas realizadas consistiram em análises estruturais lineares e não lineares, no domínio estático, mas também na análise de frequências e modos de vibração e ainda no comportamento à fadiga do componente. Já na fase final da presente dissertação, sugerem-se possíveis alterações na geometria do veio, de modo a reduzir as tensões induzidas. Com este trabalho conclui-se que, para as condições de carregamento utilizadas, o veio não aguenta as solicitações no regime de altas rotações, acabando por fraturar num curto tempo de vida, o que está de acordo com os casos ocorridos.
In mechanical engineering, the maintenance of equipment is a very sensitive area that constantly requires material behavior studies and his components that integrate a mechanical system, the service condition monitorization, etc. In the internal combustion 4-times engine, there has been a frequent occurrence of failure to the crankshaft. This problem is well known within our organization, Portuguese Navy, due to the occurrence of this problem in diesel engines of the frigates class "Vasco da Gama", high operational level vessel, which undertakes large-scale performance. The motors in question have shown a significant number of failures at the crankshaft, being an object of interest to be study and evaluated. As a study base will appeal to those records collected from inquiries to the date of the occurrence of failures, along with the data available on the engines in question, as well as its crankshaft, so that you can recreate it with the help of SolidWorks® an element in three dimensions and thus analyze it through the finite element method, simulating all engine operating conditions in order to get to the best possible accuracy the behavior of the crankshaft. These numerical simulations will consist of linear and nonlinear analysis in the static domain, vibration analysis and also its fatigue behavior of the material. In the final stage, suggests possible changes to the structure of the shaft in order to observe their behavior to stress concentration in order to optimize them. Whit this work is concluded that, with the actual load conditions, the crankshaft can not take requests in the high levels, and will eventually fracture in a short lifetime, which is consistent with the cases occurred.

Na engenharia mecânica há cada vez mais necessidade de utilizar e de prever o comportamento das máquinas térmicas, mais propriamente dos motores de combustão interna, em especial na área da manutenção e da prevenção de falha num dos componentes vitais de um motor a 4 tempos: o veio de manivelas. Esta situação já tem sido bastante observada na indústria mecânica naval, nomeadamente na Marinha Portuguesa e, devido ao seu elevado grau de importância no desempenho de qualquer motor, decidiu-se focar o trabalho desta tese no estudo dos motores a diesel S.E.M.T Pielstick das unidades navais da Marinha Portuguesa, mais especificamente das corvetas da classe “João Coutinho” e da classe “ Baptista de Andrade”, devido ao historial de ocorrência de falhas no veio de manivelas nesta classe de navios e em outras da Marinha Portuguesa. Para efetuar este estudo, utilizaram-se todos os dados relativos ao historial de ocorrências de falhas destes motores, bem como todos os dados disponíveis do fabricante destes motores, por forma a reproduzir da forma mais fiável possível um modelo tridimensional do veio de manivelas no programa de modelação informática CAD Solidworks®, e possibilitar a análise cinemática do veio de manivelas. Desta forma, foi possível simular as condições de funcionamento do motor, assim como analisar e determinar a causa de falha do veio de manivelas, visando prolongar a vida útil dos veios de manivelas, contribuindo não só para menores custos de manutenção mas também para o aumento da operacionalidade destes navios.
In mechanical engineering there is an increasingly growing need to know and predict the behaviour of thermal machines more specifically of internal combustion engines. One of these behaviours concerns about the maintenance area and is the prevention of failure in a crankshaft, one of the vital components of a 4-stroke engine. This is a situation widely observed in the marine engineering industry, particularly in the Portuguese Navy and due to it´s high degree of importance in the performance of any engine, including naval engines such as the engines of Navy ships, it was decided to focus this work in the Portuguese Navy ships. In this particular case, the aim is to study the S.E.M.T Pielstick diesel engines from the Portuguese Navy ships class “João Coutinho” and “Baptista de Andrade”, due to the crankshaft failure history in this class and other classes of Portuguese Navy ships. To perform this study, we used all the data that was related to the engines’ failure history, as well as all the available data from the engine manufacturer in order to model as accurately as possible 3D model the crankshaft in the modelling and simulation computer program CAD SOLIDWORKS® in order to analyse the crankshaft through the finite elements method. Therefore it was possible to simulate the most representative engine operation conditions obtaining in the most detailed way the operating data and internal behaviour of these engines to thereby analyse and determine the cause of failure of the crankshaft. The performed numerical simulations consisted of cinematic analysis of the crankshaft in order to characterize the quality of the manufacture and determine the failure causes, in order to promote possible changes in the crankshaft geometry to minimize the stress concentration and therefore extend the longevity of these crankshafts, contributing not only to reduce the maintenance costs of this crankshafts but also to increase the operability of the Portuguese Navy ships using them.

As primeiras referências a máquinas multifásicas remontam aos anos 60 do século XX [1]. No entanto, só no inico do século XXI, por força da grande melhoria e eficiência dos conversores eletrónicos de potência, é que este tipo de máquinas despertou o interesse da comunidade científica. As máquinas multifásicas caracterizam-se por possuírem um número de fases superior a 3 e apresentam como principais vantagens, relativamente às suas congéneres trifásicas, menor pulsação de binário, maior densidade de potência e maior tolerância a falhas [2]. Em contrapartida, excetuando a máquina hexafásica com enrolamento simétrico, a alimentação das máquinas polifásicas tem de ser efetuada por intermédio de um conversor eletrónico de potência que permita criar um sistema polifásico, adequado ao tipo de enrolamento da máquina, a partir da rede de alimentação. A crescente procura por acionamentos elétricos de velocidade varável capazes de cumprirem com critérios cada vez mais exigentes de eficiência energética e apresentando níveis elevados de fiabilidade e disponibilidade tornou evidente a necessidade de se analisar os modos de falha, e seus efeitos, de desenvolver métodos capazes de detetar avarias de caracter evolutivo num estado inicial e de estratégias de controlo que permitam operar o acionamento em caso de avaria, ainda que com algumas limitações no seu desempenho. Neste trabalho, apresenta-se uma abordagem teórica às máquinas de indução com seis fases, suas características construtivas, princípio de funcionamento, aplicações e tipos de falhas predominantes. Posteriormente, será apresentado um modelo computacional da máquina, desenvolvido para a análise do desempenho da máquina em funcionamento normal (saudável) e na presença de avarias no estator (curto-circuito entre espiras). Apresenta-se, ainda, a validação do modelo computacional desenvolvido. Por fim, apresentar-se-á uma metodologia adequada ao diagnóstico de avarias no estator, mais precisamente de curto-circuitos entre espiras.
The first references to polyphase machines date back to the 60’s of the 20th century [1]. However, it was only at the beginning of the 21st century that this type of machines stimulated the interest of the scientific community, due to the great improvement and efficiency of electronic power converters. Multiphase machines are characterized by having a number of phases greater than 3 and have as main advantages, in relation to their three-phase counterparts, lower torque pulsation, higher power density and greater fault tolerance [2]. On the other hand, except for the six-phase machine with symmetrical winding, the supply of the multiphase machines must be carried out by means of an electronic power converter that allows the creation of a multiphase system, suitable for the type of winding of the machine, from the grid supply. The growing demand for variable speed electric drives capable of satisfy increasingly demanding criteria of energy efficiency and presenting high levels of reliability and availability made evident the necessity to analyze the failure modes, and their effects, to develop methods capable of detect evolutionary failures in an initial state and control strategies that allow the drive to be operated in the event of a failure, although with some limitations in its performance. In this work, a theoretical approach of induction machines with six phases is presented, with their constructive characteristics, operating principle, applications and predominant types of failures. Later, a computational model of the machine will be presented, developed for the analysis of the machine's performance in normal operation (healthy) and in the presence of faults in the stator (inter-turn short circuit). The validation of the developed computational model is also presented. Finally, an adequate methodology will be presented for the diagnosis of faults in the stator, more precisely for inter-turn shortcircuits.