Termodinâmica aplicada

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Experimentos didáticos em fenômenos de transporte e operações unitárias para a Engenharia Ambiental

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Termodinâmica aplicada: conceitos e definições

Apresenta a definição e revisão de alguns conceitos básicos sobre termodinâmica aplicada: sistema termodinâmico e volume de controle, exemplo de sistemas abertos, fechados, isolados e volume de controle; estado e propriedades de uma substância – fases (sólida, líquida ou gasosa), propriedades termodinâmicas extensivas e intensivas com apresentação de exemplos, definição de propriedade específica; Equilíbrio termodinâmico, processos e ciclos; energia potencial, cinética e interna; definições de calor e trabalho; lei da conservação da energia; definição e exemplo de cálculo de pressão; pressão manométrica, pressão absoluta, pressão manométrica; temperatura, lei zero da termodinâmica, equilíbrio térmico; descrição das unidades das grandezas físicas envolvidas nos processos – Sistema Internacional de Unidades (SI).

Leis da termodinâmica e suas aplicações

Apresenta a definição e aplicação dos principais conceitos relacionados aos balanços de energia (Primeira Lei da Termodinâmica) para sistemas fechados e abertos, discutindo todos os tipos de energia que neles são incluídos. Descreve o experimento de Joule. Demonstra como estes sistemas interagem com as vizinhanças, trocando energia nas formas de calor e trabalho. Discute simplificações dos balanços de energia para processos com uma variável termodinâmica constante (p, v ou T) e processos que ocorrem com gases ideais. Posteriormente, apresenta correlações para o cálculo de capacidades caloríficas e calores latentes de vaporização, e também como usá-las nos cálculos de variação de entalpia.

Estudo e avaliação das componentes térmicas na utilização de energia em edifícios

Este trabalho tem por objectivo desenvolver eimplementar metodologias relacionadas com a temática de térmica de edifícos, no sentido dequantificar e optimizar as perdas e ganhos decalor e os consumos de energia associados aosedifícios. Com base na teoria de transferência de calor e massa, foram construídos programas de cálculo numérico para simular, em regime estacionário (permanente) e não estacionário (transiente), os fluxos de calor e a distribuição das temperaturas em diferentes tipos de paredes comummente encontradas em Portugal e em particular na Região Autónoma da Madeira. Estes resultados permitiram analisar a eficácia dos diversos tipos de paredes estudadas bem como o risco de condensação em algumas dessas situações. Para além deste estudo houve a preocupação de desenvolver uma metodologia de análise económica relacionada com a espessura de isolamento a aplicar. Foram igualmente estudadas algumas medições simples de conservação de energia cuja implementação em edifícios será facilmente ustificada atendendo aos baixos períodos de retorno de investimento geralmente associados a estas medidas. Como resultado deste trabalho foi desenvolvida uma ferramenta de cálculo cuja aplicaçãovai permitir não só estimar o risco decondensação mas igualmente o campo de temperaturas no interior das paredes ao longo do período de tempo considerado, visando a optimização de soluções de isolamento térmico versus condições de conforto recomendadas.

Sensores em fibra óptica para monitorização ambiental

Fruto da crescente preocupação face à bioacumulação e bioconcentração de poluentes e conscientização dos efeitos do aquecimento global, nos últimos anos têm sido adoptadas inúmeras acções e medidas que visam o controlo de parâmetros indicadores da qualidade do meio, a detecção de substâncias potencialmente perigosas e a promoção/utilização de energias alternativas não poluentes. Neste âmbito, a monitorização em tempo real revela-se fundamental para a análise contínua do equilíbrio dos ecossistemas. Neste contexto, os sensores de fibra óptica, mais concretamente os sensores químicos em fibra óptica possuem um conjunto de características, como por exemplo a miniaturização, baixo custo, versatilidade, biocompatibilidade, capacidade de monitorização remota, que representam uma alternativa tecnológica e economicamente viável. Por outro lado, a utilização de redes de difracção em sensores de fibra óptica, é em adição uma mais-valia para este tipo de sistemas, as redes de período longo pela sua sensibilidade intrínseca ao índice de refracção, e as redes de Bragg pela sua facilidade de interrogação e facilidade de multiplexagem. A presente dissertação tem por objectivo o estudo, desenvolvimento e análise de sensores em fibra óptica para monitorização de espaços ambientais. O presente documento encontra-se organizado em cinco capítulos. O capítulo 1 faz um enquadramento dos sensores de fibra óptica para monitorização ambiental dando relevo aos sensores químicos em fibra óptica. No capítulo 2 expõe-se o conjunto de conceitos necessários para a compreensão do trabalho. A começar pelas redes de difracção em fibra óptica e a suas potencialidades como elementos sensores. Algumas configurações foram detalhadas assim como alguns princípios para interrogação das mesmas. A medição multi-parâmetro e o fabrico de membranas de sensibilidade selectiva são também abordados. O Capitulo 3 refere a primeira configuração desenvolvida, trata-se de um sensor interferométrico baseado numa cavidade Fabry-Pérot, constituído por uma rede de Bragg e a reflectividade da ponta da fibra. O objectivo do sensor é a monitorização do ácido acético e outras espécies carboxílicas em bioreactores. Para tornar a configuração sensível ao ácido foi aplicado um revestimento de Silane-PVP à extremidade da fibra. A configuração sensora demonstrada aufere de características favoráveis, como excelente resolução, resposta linear, não utilização de indicadores, leitura em reflexão e o facto de operar na janela espectral das telecomunicações. O Capítulo 4 apresenta a segunda configuração desenvolvida que tem por objectivo a medição simultânea de salinidade e temperatura. A medição de salinidade é baseada no índice de refracção. Trata-se de um sensor de intensidade auto-referenciado, baseado em três redes de difracção. Uma rede de período longo sensível ao índice de refracção e temperatura e duas redes de Bragg, para interrogação da da rede de período longo e compensação de temperatura. Para discriminação dos parâmetros de interesse foi utilizado o método matricial. A configuração exposta exibe características favoráveis, como excelente resolução, resposta linear, discriminação de índice de refracção e temperatura, leitura em reflexão e o facto de operar na janela espectral das telecomunicações. O Capitulo 5 contém as conclusões e comentários finais ao trabalho. No final da tese seguem-se os anexos, onde se encontram as publicações e comunicações resultantes do trabalho realizado.

Modelação da interacção entre um plasma de arco de alta pressão e cátodos refractários

Nesta dissertação apresento um estudo detalhado de vários aspectos da interacção entre um plasma de arco de alta pressão e cátodos refractários. Um modelo da camada de plasma junto ao cátodo num plasma sujeito a uma pressão da ordem de uma ou várias atmosferas é reconsiderado com base em recentes resultados teóricos. A física da camada de plasma junto ao cátodo é analisada para valores da queda de tensão na camada de plasma junto ao cátodo até 50V, de acordo com recentes resultados experimentais que mostram que a queda de tensão na camada de plasma junto ao cátodo numa descarga de arco de alta pressão pode atingir valores tão elevados. São identificados os mecanismos que originam a não monotonia da dependência da densidade de fluxo de energia (proveniente do plasma para a superfície do cátodo) em relação à temperatura da superfície do cátodo, para um valor fixo da queda de tensão junto ao cátodo. Uma descrição fechada da interacção plasma-cátodo é obtida por meio da resolução numérica do problema não linear com condições de fronteira para a distribuição da temperatura no interior do corpo do cátodo. São apresentados resultados da modelação numérica da descarga difusa nas condições de funcionamento de uma lâmpada de descarga experimental, sendo bom o acordo entre os resultados numéricos e os dados experimentais. Manchas solitárias num cátodo plano infinito e modos difuso e mancha axialmente simétricos em cátodos finitos de descargas de arco de alta pressão são estudados num grande intervalo de corrente. São analisados aspectos gerais e apresentados resultados numéricos referentes a cátodos de tungsténio planos e de forma cilíndrica a operar num plasma de argon à pressão atmosférica para correntes de arco até 100 kA. Émostrado, em particular, que a temperatura da superfície do cátodo no interior de uma mancha solitária varia relativamente pouco, podendo ser estimada com uma precisão de cerca de 200 − 300K sem ser necesário resolver a equação da condução térmica no corpo do cátodo. O comportamento assimptótico das soluções para um cátodo finito no caso limite de altas correntes é encontrado e confirmado pelos resultados numéricos. É confirmado um padrão geral das características tensão-corrente de vários modos de transferência de corrente em cátodos finitos sugerido previamente com base numa análise de bifurcações. É estudada a transição de modos mancha num cátodo finito no limite de cátodos de grandes dimensões para o modo mancha solitária num cátodo plano infinito. É estabelecido que o modo mancha solitária representa uma forma limite do modo mancha de alta tensão num cátodo finito. É considerada a questão da distinção entre modo difuso e modo mancha num cátodo finito. É desenvolvida uma abordagem para o cálculo de pontos de bifurcação nos quais soluções mancha tridimensionais bifurcam-se a partir de soluções que descrevem o modo difuso e modos mancha axialmente simétricos. Em particular, é calculado o primeiro ponto de bifurcação posicionado na solução que descreve o modo difuso e, por conseguinte, o seu limite de estabilidade, isto é, a corrente abaixo da qual o modo difuso torna-se instável. São apresentados os resultados da modelação numérica efectuada para o caso de um cátodo de tungsténio de forma cilíndrica a operar num plasma de alta pressão. É estudado o efeito produzido no limite de estabilidade pelas variações dos parâmetros de controle (dimensões do cátodo, função de trabalho do material do cátodo, tipo e pressão do gás que produz o plasma). Foi encontrado que o comportamento do limite de estabilidade sujeito a estas variações está em conformidade com as tendências observadas experimentalmente. Foi encontrado que o limite de estabilidade é muito mais sensível às variações dos parâmetros de controle do que as características tensão-corrente do modo difuso, sendo o efeito mais forte produzido pelas variações das dimensões do cátodo e da função de trabalho do material do cátodo. Este resultado está em conformidade com o facto experimental de que a transição difuso-mancha é de difícil reprodução.

Desporto e liderança organizacional

O presente estudo propõe-se conhecer e compreender o tipo de liderança exercido pelos gestores de organizações de índole desportiva, melhor dizendo, tentar ter conhecimento como realizam as suas escolhas e como são decididas, que recursos utilizam como definam os seus objectivos e de que forma os atingem. Nesse sentido iremos averiguar e compreender a capacidade de implementar e institucionalizar princípios e valores/ códigos para as organizações responderem eficazmente às necessidades do mercado. O trabalho de investigação realizado com o propósito de aquilatar acerca do pensamento estratégico dos dirigentes desportivos da Região Autónoma da Madeira, é edificado sob o paradigma qualitativo, e descritivo face ao trabalho de campo realizado. Desta forma, a amostra é constituída pelos presidentes de 84 clubes desportivos da Região Autónoma da Madeira O método de recolha de informação adoptado é o método de apresentação directa. Neste âmbito foram construídas questões que compõem o questionário, que teve como alvo de aplicação os presidentes dos clubes desportivos. A análise das informações recolhidas é realizada a partir do método qualitativo recorrendo à técnica descritiva e inferencial. Concluímos no presente estudo que, na conjugação das três dimensões,podemos deduzir que o dirigente desportivo madeirense apresenta, fragilidades conceptuais expressas na incoerência de uns posicionamentos em relação a outros. É sensível a existência de lacunas de conhecimento geral e específico em matéria gestionária relacionada com a função social do desporto. É sobretudo no domínio do conhecimento estratégico associado ao desenvolvimento que tal mais se acentua.

Estudo da incidência de doença celíaca na Região Autónoma da Madeira

A doença celíaca (DC) é um distúrbio de má absorção intestinal, causada pela ingestão de glúten e tem como único tratamento uma dieta livre de glúten (DLG). Este estudo teve como objectivo determinar a prevalência, a incidência e os melhores marcadores sorológicos de DC na Região Autónoma da Madeira (RAM), através da análise dos pedidos no serviço de Patologia Clínica do Hospital Dr. Nélio Mendonça, com marcadores de DC durante o período de Janeiro de 2002 a Dezembro de 2010. A determinação dos marcadores sorológicos (anticorpos antitransglutaminase tecidular IgA (AATA) e IgG (AATG), anticorpos anti-gliadina IgA (AAGA) e IgG (AAGG)) foi realizada no analisador automático ImmunoCAP 250, que utiliza a técnica Fluoro-Enzyme ImmunoAssay (FEIA). Dos 1004 pedidos que requereram marcadores sorológicos para a DC, 214 obtiveram um ou mais marcadores positivos, que pertencem a 130 indivíduos distintos. Quarenta e quatro (44) indivíduos realizaram biópsia intestinal e 38 foram positivas com aspectos morfológicos compatíveis com o diagnóstico de doença celíaca. A doença atingiu mais as crianças que os adultos e foi mais frequente no sexo feminino do que no masculino. A prevalência de DC na RAM de acordo com os resultados das biópsias foi de 15,3 casos por 100.000 habitantes e a incidência foi de 1,9/100.000 habitantes, com uma tendência crescente nos últimos anos. O anticorpo anti-transglutaminase tecidular IgA foi o marcador mais sensível (95,5%), correspondendo ao melhor marcador na detecção inicial de DC. Todas as amostras de crianças com idade inferior a 2 anos devem ser adicionalmente testados para anticorpos anti-gliadina, devido à sua maior sensibilidade (92,3%) em relação aos anticorpos anti-transglutaminase tecidular IgA (84,6%). Este trabalho procurou contribuir para um melhor conhecimento do perfil de doença celíaca da população da RAM.

As princesas marroquinas: contribuição para o estudo das relações diplomática lusomarroquinas no último quartel do século XVIII

O presente estudo insere-se na tentativa de revelação de um episódio casual na história das relações diplomáticas entre Portugal e Marrocos nos finais do século XVIII. Ocorrido entre abril e agosto de 1793, os portugueses veem-se, repentinamente, a braços com uma situação diplomática sensível e que urge a tomada de decisões clara e sem margem de erro. O objectivo primordial é o de conhecer todos os factos e as suas consequências, tentando demonstrar como também os incidentes podem gerar benefícios. O contacto entre as culturas, efetuado através da comunicação oral e escrita, permite-nos verificar o esforço de cada uma das partes na preservação e manutenção da própria identidade numa inócua tentativa de impedimento ao contágio cultural. É essa identidade que pretendemos evidenciar.

A influência do tipo de envidraçados e da inércia térmica dos materiais na prevenção de situações de sobreaquecimento no verão: uma análise baseada no RCCTE

A importância dos vãos envidraçados deve-se não só à sua contribuição para o isolamento térmico da habitação, mas também, por permitirem obter uma otimização dos ganhos solares, maximizando-os no inverno e minimizando-os no verão, contribuindo deste modo para a melhoria das condições de conforto e diminuição dos consumos energéticos. Sendo os vãos envidraçados elementos bastante favoráveis às trocas de calor, tornase necessário conhecer de que forma as diferentes soluções envidraçadas existentes no mercado, e proteções solares/oclusão noturna, podem influenciar o desempenho térmico dos edifícios. Com a crescente tendência de utilização do vidro na construção torna-se ainda mais importante uma escolha criteriosa das soluções para os vãos envidraçados. Este trabalho contribui para a avaliação da influência do tipo de envidraçados e da inércia térmica dos materiais, na prevenção de situações de sobreaquecimento no verão, com base no RCCTE (Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios), bem como para identificar a melhor relação custo/benefício das soluções. Como caso de estudo, considerou-se uma moradia unifamiliar, simulando diferentes soluções envidraçadas e analisado o seu impacto na moradia. A metodologia consistiu numa análise paramétrica e económica, sustentada no RCCTE e direcionada para a influência dos envidraçados na prevenção do sobreaquecimento no verão. Para a análise da viabilidade económica das soluções propostas, recorreu-se à metodologia definida pela ADENE (Agência para a Energia), pelo cálculo dos custos de exploração e períodos de retorno do investimento, e também o método VAL (Valor Atual Líquido) que pressupõe uma análise do investimento ao longo do tempo. Com este trabalho, conclui-se que um projeto cuidado dos vãos envidraçados e uma seleção criteriosa dos elementos construtivos, aliados a uma análise inerente ao custo/benefício, contribui significativamente para a escolha adequada das soluções construtivas a adotar, de forma a privilegiar o conforto térmico, o desempenho energético dos edifícios e a conservação de energia.

Ventilação e prescrições urbanísticas: uma aplicação simulada para a Orla da Praia do Meio em Natal/RN

This work analyses a study on natural ventilation and its relation to the urban legislation versus the building types in an urban fraction of coastal area of Praia do Meio in the city of Natal/RN, approaching the type or types of land use most appropriate to this limited urban fraction. The objective of this study is to analyse the effects of the present legislation as well as the types of buildings in this area on the natural ventilation. This urban fraction was selected because it is one of the sites from where the wind flows into the city of Natal. This research is based on the hypothesis stating that the reduction on the porosity of the urban soil (decrease in the set back/boundary clearance), and an increase in the form (height of the buildings) rise the level of the ventilation gradient, consequently causing a reduction on the wind speed at the lowest part of the buildings. Three-dimensional computational models were used to produce the modes of occupation allowed in the urban fraction within the area under study. A Computational Fluid Dynamics (CFD) software was also used to analyse the modes of land occupation. Following simulation, a statistical assessment was carried out for validation of the hypothesis. It was concluded that the reduction in the soil porosity as a consequence of the rates that defined the minimum boundary clearance between the building and the boundary of the plot (and consequently the set back), as well as the increase in the building form (height of the buildings) caused a reduction in the wind speed, thus creating heat islands

A influência de decisões arquitetônicas na eficiência energética do Campus vol. 1/UFRN

Building design is an effective way to achieve HVAC energy consumption reduction. However, this potentiality is often neglected by architects due to the lack of references to support design decisions. This works intends to propose architectural design guidelines for energy efficiency and thermal performance of Campus/UFRN buildings. These guidelines are based on computer simulations results using the software DesignBuilder. The definition of simulation models has begun with envelope variables, partially done after a field study of thirteen buildings at UFRN/Campus. This field study indicated some basic envelope patterns that were applied in simulation models. Occupation variables were identified with temperature and energy consumption monitoring procedures and a verification of illumination and equipment power, both developed at the Campus/UFRN administration building. Three simulation models were proposed according to different design phases and decisions. The first model represents early design decisions, simulating the combination of different types of geometry with three levels of envelope thermal performance. The second model, still as a part of early design phase, analyses thermal changes between circulation halls lateral and central and office rooms, as well as the heat fluxes and monthly temperatures in each circulation hall. The third model analyses the influence of middle-design and detail design decisions on energy consumption and thermal performance. In this model, different solutions of roofs, shading devices, walls and external colors were simulated. The results of all simulation models suggest a high influence of thermal loads due to the incidence of solar radiation on windows and surfaces, which highlights the importance of window shading devices, office room orientation and absorptance of roof and walls surfaces

Desempenho térmico de coberturas: Um estudo comparativo entre as telhas de material reciclado, de fibra e betume, fibrocimento e cerâmica

This study aims to compare the thermal performance of tiles made from recycled material (waste packaging cardboard with aluminized film) with the tiles of fiber and bitumen, fiber cement and red ceramic with the aim of verifying the suitability of tile to be used in hot and humid climate of low latitude. The samples were selected according to the availability from Natal - RN market, as they are sold to the consumers. The methodology was based on studies that used experimental apparatus composed of thermal chambers heated by banks of incandescent bulbs, to analyze the thermal performance of materials. The tiles in the study were submitted to analysis of thermal performance, thermophysical properties and absorptance, using chambers of thermal performance, measuring the thermophysical properties and portable spectrometer, respectively. Comparative analysis of thermal performance between two samples of the recycled material with dimple sizes and different amounts of aluminum were made, in order to verify, if these characteristics had some interference on the thermal performance of them; the results showed no significant performance differences between the samples. The data obtained in chambers of thermal performance and confirmed by statistical analysis, showed, that the tile of recycled material have similar thermal performance to the tile of fiber cement. In addition to these tests was carried out the automatic monitoring of a building covered with tiles of recycled material, to verify its thermal performance in a real situation. The results showed that recycled shingles must be used with technical criteria similar to those used for fiber cement tiles, with regard to the heat gain into the building. Within these criteria should be taken into account local characteristics, especially in regions with hot and humid climate, and its use must be associated, according to the literature, to elements of thermal insulation and use of passive techniques such as vented attics, ceilings and right foot higher