Aplicação de um ciclo orgânico de Rankine à indústria Naval

Trabalho Final de Mestrado para obtenção de grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Sala de máquinas de uma instalação frigorífica a R717

O presente estudo tem como objetivo principal projetar uma sala de máquinas de um entreposto na zona de Montemor-o-Novo, com a finalidade de armazenar produtos congelados e refrigerados. As cargas térmicas interiores e exteriores foram calculadas de modo a projetar os equipamentos do sistema frigorífico. A solução principal passará por um sistema inundado a R717 com dois estágios de pressão. Os componentes da sala de máquinas foram dimensionados de modo a que desempenhassem as suas funções de forma eficiente e segura. A segurança da sala de máquinas foi idealizada de acordo com as normas europeias. Este estudo permite observar que o amoníaco, embora de origem natural, é um fluido frigorigéneo que exige várias precauções ao nível da segurança dos equipamentos, da construção e da formação dos trabalhadores. Um sistema de expansão direta a R404A foi considerado como solução alternativa, por forma, a avaliar um sistema menos dispendioso e eficiente comparativamente com caso de estudo indicado. Esta comparação permite constatar que o sistema inundado a amoníaco, embora seja caracterizado por elevados custos com a instalação, manutenção e segurança, é o mais indicado para o caso de estudo, dadas as suas grandes necessidades frigoríficas. A utilização de um sistema de expansão direta a R404A não necessitará de cuidados tão elaborados com a segurança, dado que o R404A não é tóxico ou inflamável, tornando-o um sistema mais adequado para instalações de menores dimensões.

Afectação de unidades térmicas considerando as emissões poluentes

Este trabalho incide sobre o planeamento de produção de unidades térmicas de geração de energia eléctrica num horizonte temporal de uma semana. O objectivo deste trabalho é realizar a afectação das unidades térmicas considerando simultaneamente o custo de operação e o custo das emissões poluentes.

Torre solar: estudo do rendimento e viabilidade de centrais térmicas solares para produção de energia eléctrica de pequena e média dimensão

O aproveitamento da radiação solar representa um recurso energético extremamente benéfico, quer no âmbito energético, quer no ambiental, contribuindo para a redução das emissões de gases nocivos para a atmosfera. Portugal apresenta uma radiação solar total média anual bastante elevada, colocando-se entre um dos países que apresentam melhores potencialidades para o aproveitamento da energia solar. A torre solar consiste numa estufa com uma determinada extensão com uma chaminé no seu centro e o seu funcionamento baseia-se no aquecimento do ar que circula por baixo da estufa, sendo expelido pela chaminé. Nesta tese é abordado o tema da torre solar e os princípios físicos inerentes ao seu funcionamento. Foi estudado e descrito o método de cálculo de diversos parâmetros e resultados associados ao funcionamento da torre solar. Elaborou-se uma folha de cálculo para obtenção dos valores de simulações de torres com diversas dimensões, tecendo-se conclusões quanto aos resultados e às variações dos mesmos, consoante as alterações de dimensão dos elementos que a constituem. Foram descritos os vários elementos que constituem uma torre solar, bem como as suas características e tipologias. Efectuou-se um estudo com aplicação a um caso real, para se tecer algumas conclusões e comentários relativamente à viabilidade de uma torre solar para a situação em causa. Por fim, com base em todo o trabalho desenvolvido e abordado, foi possível tecer-se algumas conclusões quanto à viabilidade das torres solares.

Concepção de sistema de refrigeração por absorção, com aquecimento por painéis solares

O presente trabalho é constituído por dois temas principais: as máquinas de absorção LiBr/H2O e NH3/H2O, e os sistemas solares capazes de fornecer calor aos geradores das máquinas. Na primeira parte são referidos os diferentes sistemas de absorção, tendo sido descrito o seu funcionamento com os respectivos esquemas de princípio tendo sempre em atenção a sua optimização energética. Fez-se um estudo sobre os processos termodinâmicos associados ao funcionamento do ciclo NH3/H2O, para as temperaturas nos diferentes componentes aplicados num sistema de climatização Após esta análise termodinâmica foi realizado um estudo concreto para uma máquina, com a potência frigorífica de 16,9 kW, valor real da máquina de absorção ROBUR Modelo GAHP-AR, que servirá de base para a implementação de um sistema de fornecimento de calor, obtido com um conjunto de painéis solares. A segunda parte deste trabalho é dedicada aos sistemas solares, com uma análise dos diversos tipos de painéis, e respectivo funcionamento. Procurámos realizar o dimensionamento e optimização dessa instalação de captação de energia solar, de modo a captar cargas térmicas para um circuito de água, e assim fornecer a energia necessária ao correcto funcionamento do gerador do sistema de absorção.

Reabilitação de edifícios de serviços: casos de estudo: edifício de escritórios em Coimbra, centro de atendimento permanente em Seia

Perante a constante preocupação de melhoria das condições de conforto nos locais de trabalho, bem como a melhoria da eficiência energética dos edifícios, o presente trabalho teve como base o acompanhamento das obras de reabilitação realizadas em dois edifícios distintos, com diferentes patologias. O seu objectivo passou por: - Compreensão de algumas técnicas de engenharia utilizadas na reabilitação de edifícios de serviços, envolvendo as especialidades de civil, electricidade e máquinas, com preocupação da melhoria das classes de certificação energética e consequentemente do seu desempenho energético; - Análise e acompanhamento das fases de preparação de caderno de encargos, análise de propostas e adjudicação num grupo empresarial de referência. O primeiro edifício em estudo localiza-se em Coimbra. Este apresentava uma patologia pouco comum, relacionada com variações térmicas e com uma deficiente execução na fase de construção. Esta patologia originou a perda de verticalidade de duas fachadas do edifício, totalmente em caixilharia metálica. Foram analisados os relatórios de patologias bem como a solução encontrada. A solução, que foi concebida exclusivamente para este caso, consistiu na execução de juntas de dilatação no interior das referidas caixilharias. Foram ainda aplicadas juntas de dilatação nas paredes de suporte das caixilharias. Analisaram-se ainda duas auditorias (energética e da qualidade do ar interior), realizadas no edifício, que visaram a melhoria da classe de certificação energética (de B- para B) e, por conseguinte, a redução dos consumos energéticos do edifício. A intervenção de reabilitação no segundo edifício em estudo, situado em Seia, foi alvo de acompanhamento assíduo por parte do autor. O objectivo desta reabilitação passou pela melhoria da eficiência energética e do conforto térmico e acústico dos “residentes”. Para atingir os objectivos pretendidos foi necessário envolver vários ramos de engenharia, nomeadamente Civil, Mecânica e Electricidade. As melhorias permitiram que a Classe Energética passasse de G para B-.

Simulação, em software adequado, da sintomatologia vibracional de avarias mecânicas de máquinas rotativas

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica na Área de Manutenção e Produção

Diagnóstico de avarias em máquinas rotativas utilizando a análise de órbitas

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica Perfil Manutenção e Produção

Trabalho em ambientes refrigerados: estudo de caso com a realização de monitorização ambiental e electrocardiográfica

Introdução - Em ambientes laborais de baixa temperatura ocorrem reacções fisiológicas destinadas a ajustar o equilíbrio térmico que podem conduzir a sobrecarga cardiovascular. Contudo, em várias áreas de actividade o frio é um factor essencial para a produção, o que torna a exposição ocupacional uma realidade incontornável. Este estudo teve como objectivo identificar alterações electrocardiográficas em trabalhadores de uma Indústria de Processamento de Carnes (IPC), em condições laborais de baixa temperatura (<8ºC) e caracterizar o ambiente térmico. Metodologia - Foram medidos por equipamento específico os parâmetros ambientais (temperatura, humidade relativa e velocidade do ar). Foram calculados o índice IREQ (isolamento requerido pelo vestuário) e o nível de actividade metabólica por posto de trabalho. A monitorização electrocardiográfica foi efectuada através de electrocardiografia ambulatória de Holter (EcgAH). Para recolha de dados complementares ao EcgAH, foram também utilizados um diário de EcgAH, um questionário e um termómetro digital. Resultados/Discussão - A amostra em estudo estava sujeita a um grau hipotérmico ligeiro, podendo dever-se à ausência de exposição a stress térmico e à confluência de factores como: a elevada percentagem de trabalhadores que utiliza vestuário adicional além do protector cedido pela IPC e a elevada taxa metabólica inferida pela análise da frequência cardíaca. Os resultados deste estudo divergiram dos da literatura consultada, não se identificando qualquer expressão electrocardiográfica comum na hipotermia. Considerações finais - Sugere-se a implementação de algumas medidas de carácter organizacional uma vez que, por questões produtivas, é impossível alterar as condições térmicas. Apesar de não se terem identificado alterações electrocardiográficas, considera-se pertinente integrar exames do foro cardiovascular (para além do electrocardiograma, também o electrocardiograma ambulatório de Holter, a medição ambulatória da pressão arterial e ecocardiograma) nos exames realizados no âmbito da medicina do trabalho, pois ambientes refrigerados podem promover alterações a nível cardíaco.

Revestimentos flutuantes: processos construtivos e patologia

A crescente procura e melhoramento dos materiais de construção, aliado a aspectos económicos e ambientais, nomeadamente ao nível dos revestimentos de pisos, deu origem a produtos economicamente atractivos, com características térmicas e acústicas melhoradas, e respeitantes com as normas em vigor. O revestimento flutuante é disso exemplo. Este material, de uso relativamente recente no nosso pais, apesar de ser cada vez mais uma das primeiras opções para aplicação em pavimentos é um material acerca do qual pouco se sabe. A presente dissertação começa por referir quais os tipos de revestimentos flutuantes existentes, nomeadamente quais os materiais constituintes dos mesmos e o processo de fabrico associado. Seguidamente referem-se quais as características associadas à sub-base onde os mesmos podem ser assentes, assim como metodologias a seguir para a sua correcta aplicação. Ao nível da patologia, apresentam-se alguns casos mais comuns e possíveis causas para a sua ocorrência. Um último ponto a ser focado diz respeito a uma pequena análise a nível económico, de algumas soluções de revestimentos flutuantes.

Análise da aplicação do novo RCCTE a edifícios existentes construídos após 1990

Com este trabalho pretendeu caracterizar-se um conjunto representativo de edificações construídas a partir de 1990, à luz do novo Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios e avaliar o grau de exigência da nova legislação de regulamentação das características de comportamento térmico dos edifícios, Dec. Lei 80/ 2006 de 4 de Abril, face ao antigo regulamento o Dec. Lei 40/1990 de 6 de Fevereiro. Para o efeito foram analisadas duas moradias e dois edifícios de habitação colectiva, num total de 8 fracções autónomas, com o objectivo de posiciona-las no contexto da nova regulamentação face ao seu desempenho energético, e estudar a influência da exposição solar, do local de implantação, dos envidraçados, assim como o uso específico de determinados equipamentos de climatização e produção de águas quentes sanitárias no comportamento e desempenho energético de uma edificação.

Controlo de velocidade e monitorização de um motor de indução trifásico suportados em microcontrolador

O bom desempenho dos motores de indução trifásicos, ao nível do binário, em velocidades de funcionamento abaixo da velocidade nominal, faz deles uma boa opção para realizar o controlo de velocidade nesta gama de velocidades. Actualmente, com o rápido avanço da electrónica de potência é mais acessível a implementação de dispositivos que permitam variar a velocidade dos motores de indução trifásicos, contribuindo para que estas máquinas sejam cada vez mais utilizadas em accionamentos de velocidade variável. Este trabalho tem como objectivo o estudo prático da utilização da técnica de controlo escalar por variação simultânea da tensão e frequência (V/f) no accionamento do motor de indução trifásico. Para o efeito, foi implementado um conversor de potência compacto do tipo ondulador de tensão trifásico. Os sinais de comando para o conversor, que utilizam a modulação por largura de impulso, são gerados por um microcontrolador, que para além das capacidades normais de um dispositivo desse tipo, pemite ainda o processamento digital de sinal. O microcontrolador permite ainda a monitorização da velocidade de rotação do motor e da corrente no motor. A análise do desempenho do sistema incide essencialmente sobre o controlo da velocidade de rotação do motor, tendo sido criadas várias condições de funcionamento, com diferentes inclinações das rampas de aceleração e desaceleração.

Sistemas de climatização industrial com saturação adiabática

Com este projecto pretende-se demonstrar a aplicação dos processos de climatização através do sistema de arrefecimento por saturação adiabática no tratamento do ar novo, em oposição ao sistema tradicional de arrefecimento, em termos de conforto industrial, vantagens económicas e ambientais e de eficiência energética. Considerando as condições exteriores de projecto em quatro cidades (Beja, Coimbra, Lisboa e Porto), fez-se um estudo teórico de forma a comparar os dois sistemas em relação à potência de frio necessária para o tratamento de 1000 m3 h-1 de ar novo que determinado equipamento deveria ter para garantir uma temperatura na saída da máquina de 25 ºC. Posteriormente procedeu-se à selecção de equipamentos e à sua validação, comparando as cargas térmicas sensíveis do ar novo, com as potências de frio dos equipamentos. Consultando os catálogos de várias empresas reuniram-se os dados necessários para os cálculos do estudo económico e eficiência energética. Ficou confirmado que os consumos de energia eléctrica e de água assim como os custos totais foram sempre inferiores no sistema arrefecimento por saturação adiabática. Também foi objectivo deste projecto, o estudo de um caso concreto de uma unidade fabril. Seleccionou-se a cidade de Beja, por ser a cidade com as melhores condições de clima para aplicação dos sistemas de climatização por saturação adiabática de forma a conseguir as condições termo higrométricas interiores dentro dos parâmetros de conforto. Dos dois processos analisados para arrefecimento do ar novo, verificou-se que a introdução de um recuperador no sistema de climatização com saturação adiabática, não só permite garantir as condições requeridas para o conforto como também apresenta menores consumos energéticos e de água.

Simulação térmica de uma fachada de dupla pele com ventilação natural

Este trabalho relata os resultados obtidos de uma simulação térmica de uma fachada de dupla pele com ventilação natural utilizando um software genérico de simulação térmica de edifícios. Esta fachada encontra-se montada numa célula de teste no Laboratório de Engenharia Civil em Lisboa, e cujo propósito é verificar e analisar o comportamento térmico deste tipo de elementos em regimes de ventilação natural. Para atingir o objectivo desta dissertação em simular a DSF, é utilizado o amplamente conhecido EnergyPlus, um programa de grande capacidade para simular o comportamento térmico de edifícios e dimensionar pormenorizadamente os seus sistemas de ventilação e AVAC. Paralelamente a este software, é utilizado um outro programa, o DesignBuilder, tratando-se este de um interface comercial para o EnergyPlus. Os resultados das simulações efectuadas são comparadas com os dados experimentais retirados durante o funcionamento da DSF entre das datas de 23 a 28 de Abril de 2008. Utilizando estas ferramentas informáticas, foram efectuadas duas modelações da fachada de modo a avaliar diferentes graus de detalhe, ambas segundo as características geométricas, propriedades térmicas e ópticas dos seus elementos de construção, sombreamento existente e modo de funcionamento durante o período em causa. Posteriormente são comparados os resultados das simulações com os dados experimentais. A análise dos resultados permitiu chegar á conclusão que, embora o software utilizado não contenha até á data um modelo próprio e detalhado para fachadas envidraçadas de dupla pele com ventilação natural, este possui uma potencialidade promissora para efectuar uma simulação fiável. No entanto, diversas divergências significativas foram notadas e analisadas nos parâmetros comparados, nomeadamente a temperatura e o caudal, de modo a estabelecer algumas limitações do software.

Termografia: uma ferramenta de apoio ao diagnóstico de avarias

Desde que saiu do secretismo militar, nas últimas décadas do século passado, a termografia infravermelha, tem vindo a ampliar a sua aplicação em todas as áreas. A experiência de obtenção de assinaturas térmicas de equipamentos militares e de toda a actividade militar, foram transpostas para outras áreas de actividade e com elas todas as ferramentas de análise. O desenvolvimento e vulgarização da informática e a concorrência entre marcas, com a consequente diminuição de custos, facilitou a sua divulgação. Na manutenção preventiva, quando correctamente utilizada, a termografia infravermelha, é um excelente auxiliar, tendo a vantagem de ser uma ferramenta segura, versátil, de não contacto e que proporciona grande rapidez de observação. No presente trabalho é passado em revisão o estado da arte no campo específico do tema da dissertação e foram estudados os princípios da termografia. Foram realizados três trabalhos de campo, traduzidos por outras tantas inspecções termográficas em empresas metolomecânicas e foram recolhidas imagens de exterior do edifício do ISEL e do parque de estacionamento. Foram ainda realizados ensaios de laboratório sobre desalinhamento angular onde foram obtidas imagens termográficas da fase de arranque até ao aquecimento do modelo com os veios alinhados a duas rotações distintas e com dois desalinhamentos angulares diferentes. Foi ainda executado um terceiro ensaio com os veis desalinhados, para confirmação de valores. Face aos resultados, o natural desenvolvimento deste trabalho aponta para a continuação dos ensaios neste campo de forma a confirmar os valores obtidos e estabelecer factores de correcção para diferentes condições de desalinhamento e temperatura ambiente.