Caracterização experimental e numérica da permeabilidade ao ar da envolvente e do sistema de ventilação de um edifício "Gaioleiro"

Os edifícios do tipo “Gaioleiro”, em continuidade com os edifícios do tipo Pombalino, são um conjunto arquitectónico e cultural de elevada importância, expressivo na cidade de Lisboa, sendo fundamental a sua conservação e reabilitação para responder a algumas das actuais preocupações relacionadas com a segurança (funcional, estrutural e construtiva), eficiência energética e valorização deste edificado. A conservação de energia e actual regulamentação de eficiência energética nos edifícios de habitação, baseada nos princípios da Directiva Europeia relativa ao Desempenho Energético de Edifícios 2002/91/EC (EPBD - Energy Performance of Buildings Directives), aplicam-se a edifícios novos e a grandes reabilitações. Contudo, a conservação de energia é uma preocupação transversal (ambiental, económica e social) e nas últimas décadas tem sido objecto de investigação. No entanto, a caracterização experimental de sistemas de ventilação e a sua influência no desempenho térmico de edifícios é escassa, não se conhecendo trabalhos em edifícios “Gaioleiros”. Para a correcta avaliação da eficiência energética das soluções de reabilitação a implementar nestes edifícios é essencial o estudo do seu sistema de ventilação natural. A presente dissertação pretende caracterizar experimentalmente o sistema de ventilação de um edifício “Gaioleiro” através de ensaios de pressurização e de gás traçador. Os ensaios de pressurização destinam-se a avaliar a permeabilidade ao ar das componentes que integram a envolvente, e assim, suportar a estimativa da taxa de infiltrações de ar. Os ensaios com gases traçadores destinam-se a medir a taxa média de renovação de ar, tendo sido, neste trabalho, avaliadas as taxas de renovação de ar para a condição actual, para uma condição de melhoria da permeabilidade ao arda envolvente e para a condição de também ser aplicado um exaustor na chaminé. Esta avaliação experimental permitiu suportar o desenvolvimento e validação do modelo numérico de simulação da ventilação. Com este modelo validado são estimadas as taxas médias de ventilação e são estudadas oportunidades de melhoria de acordo com as exigências de qualidade do ar interior e de eficiência energética, como contributo para uma construção (reabilitação) sustentável. Do trabalho experimental foi evidenciado que se for exclusivamente melhorada a permeabilidade do ar da envolvente existe um elevado risco da taxa de ventilação ser insuficiente, apesar de no Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE) serem previstas taxas de renovação mais elevadas para essa nova situação. Conclui-se que a caixilharia é o elemento que mais contribui para a permeabilidade ao ar da envolvente (60%). A permeabilidade ao ar deste edifício é muito elevada, sendo possível melhorar substancialmente (reduzir em 50% as necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento) através de intervenções ao nível das janelas e das gralhas de admissão de ar.

Ventilação mista em edifícios de habitação

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações

Influência do caudal de ventilação no desempenho económico de um sistema AVAC de um edifício administrativo

Este estudo pretende analisar a influência do caudal de ar novo insuflado num edifício administrativo no desempenho energético do seu sistema AVAC. O RSECE determina os caudais mínimos de AN para renovação do ar interior e qualidade do ar aceitável em espaços em que não haja fontes atípicas de poluentes e sem fumadores. Existe uma tendência para se projectar sistemas AVAC insuflando o caudal mínimo de AN, para assim se poupar no consumo de energia. No entanto, em determinadas situações, com esse procedimento está-se a fazer precisamente o contrário. Nessas situações não se está a aproveitar a oportunidade de aumentar a QAI e, simultaneamente, reduzir o consumo de energia. Neste estudo calculou-se o consumo energético do sistema AVAC do edifício, inicialmente insuflando o caudal mínimo de AN, e depois repetiu-se o cálculo várias vezes aumentando esse mesmo caudal progressivamente. Este cálculo foi feito para dois tipos de sistemas de ar, CAV e VAV, e para três localizações diferentes do mesmo edifício. Foi também estudada a possibilidade do sistema funcionar em regime de “free cooling”, e também foram feitos cálculos para diferentes temperaturas de insuflação em situação de arrefecimento. Concluiu-se que, para as localizações do edifício em que este apresenta necessidades de arrefecimento anuais superiores às de aquecimento, o caudal de AN responsável pelo menor consumo energético do seu sistema AVAC é superior ao mínimo imposto pelo RSECE. Observou-se também que, quando se insufla no edifício o caudal mínimo de AN e o sistema está preparado para funcionar em regime de “free cooling”, conseguem-se poupanças no consumo energético anual do sistema bastante relevantes, independentemente do balanço entre as necessidades de aquecimento e arrefecimento anuais que o edifício apresenta. Em relação aos dois sistemas de ar estudados concluiu-se que, em qualquer das situações estudadas, o sistema VAV apresenta consumos energéticos inferiores.

Verificação experimental do comportamento térmico de uma fachada de dupla pele com ventilação natural

Neste trabalho, avaliou-se o comportamento térmico de uma fachada de dupla pele com ventilação natural. A avaliação foi efectuada para uma célula de teste que permite adaptar várias configurações de fachada para a qual foram registados dados num determinado período de tempo através de um sistema de aquisição de dados. Os dados registados foram devidamente tratados e comparados para as diversas configurações. Para as configurações testadas, utilizaram-se dois parâmetros adimensionais que permitiram a comparação da capacidade de pré aquecer o ar (aplicável à estação de aquecimento) e de isolar dinamicamente (aplicável à estação de arrefecimento). Foram comparados os desempenhos da fachada quando a funcionar com os sistemas de sombreamento por persiana veneziana e por cortina têxtil. Em pré aquecimento, o fluxo de insuflação mostrou-se uma boa opção. Em isolamento dinâmico, a fachada retira o melhor partido do fluxo de extracção. Os resultados obtidos para os sistemas de sombreamento recaem a favor do sombreamento por persiana veneziana. As medições efectuadas na célula de teste vêm permitir futuros estudos de comparação com métodos de simulação numérica. Os resultados obtidos demonstram a sensibilidade das fachadas de dupla pele ao clima onde se inserem. Contudo, os resultados obtidos não demonstram por si só a veracidade do desempenho desta tecnologia no clima em Portugal.

Análise da aplicação de um sistema domótico no desempenho térmico de frações autónomas de habitação face ao sistema de certificação energética: casos de estudo

A presente dissertação tem por finalidade compreender as vantagens da aplicação da domótica no comportamento energético de uma fração habitacional, e possível efeito na classificação energética do Sistema de Certificação Energética (SCE), tendo assentado na realização de simulações dinâmicas cuja modelação foi feita no software DesignBuilder, associado ao software EnergyPlus, na parte respeitante aos cálculos. Como forma de melhorar a qualidade de vida, reduzir o trabalho doméstico, aumentar o bem-estar e a segurança, foi criada a domótica que é responsável pela automação predial. O conceito de automação implica a integração da iluminação, eletrodomésticos, ar-condicionado, controlo de acessos, alarmes, sensores e sistemas de dados, voz e imagem de um edifício ou de uma fração autónoma, fazendo com que todos os seus componentes possam realizar ações em conjunto a fim de facilitar a vida dos seus utilizadores. A preocupação com a segurança, a gestão e o controlo, a redução de custos e o bem-estar trouxe os sistemas de automação para a sociedade. Esses sistemas divididem-se em dois grandes grupos: os subsistemas de supervisão e controlo das utilidades, que realizam o controlo das instalações elétricas, de arrefecimento e aquecimento, de instalações hidráulicas (águas sanitárias), de gás e o controle de elevadores; e os subsistemas de segurança, de proteção contra incêndio, contra intrusão e a monitorização visual centralizada (câmaras de vídeo-vigilância). Na construção de um edifício existe a preocupação cada vez maior na garantia do conforto aliado ao menor consumo de energia possível, isto é, a temperatura e a iluminação adequada para a realização de diferentes tarefas a efetuar, sem que implique um maior consumo. A regulação da temperatura interior da habitação, o controlo de luzes através de sensores e abertura de fecho dos dispositivos de sombreamento (persianas), através de domótica, permitirá o maior proveito da iluminação natural e a temperatura aos utilizadores da fracção em cada instante. Com tudo o que a domótica permite é necessário saber quais as vantagens e desvantagens na sua implementação. Com esta finalidade, realizou-se a análise baseada no RCCTE, de três apartamentos de um edifício, com a mesma tipologia mas com distintas orientações de envidraçados. Os apartamentos escolhidos no último piso do edifício. Posteriormente , optou-se por uma das fracções para o aprofundamento da análise e avaliação de implementação de sistemas domóticos de contolo de abertura/e fecho de dispositivos de oclusão de vãos para controlo dos ganhos solares e abertura e fecho dos vãos envidraçados para controlar as cargas térmicas por ventilação. Neste intuito, desenvolveu-se um modelo 3D com recurso ao software DesignBuilder, Energy Plus, em diferentes zonas climáticas, em regime dinâmico, por forma a contabilizar a diferença entre os fatores que não são quantificados através da análise feita pelo RCCTE. Após uma análise com as permissas incluídas no RCCTE (ventilação e factor solar), é imposto no DesignBuilder alguns aspetos da domótica, como a abertura/fecho de persianas/janelas obtendo-se para cada situação as perdas e ganhos através de cada elemento (envidraçados, necessidades de aquecimento e arrefecimento). Foi ainda elaborado um pequeno estudo da viabilidade económica da implementação de um sistema domótico.

Projecto climatização e ventilação: unidade de saúde familiar

Nesta Tese Final de Mestrado vai ser desenvolvido um projecto de climatização, ventilação e ar condicionado (AVAC) de um edifício do tipo Hospitalar, sem internamento, designado por “Unidade de Saúde Familiar”, com o objectivo de se discutirem os conceitos teóricos e práticos em todos os aspectos que fazem parte integrante de um projecto deste tipo. A Tese Final de Mestrado baseia-se num sistema hidráulico centralizado a 4 tubos, ao longo da qual se irão dimensionar e seleccionar todos os equipamentos necessários para manter a temperatura ambiente dentro dos limites de conforto e limitar os níveis de ruído e a qualidade do ar interior dentro de valores regulamentares, sempre dentro de parâmetros económicos sustentáveis. Ao elaborar esta Tese Final de Mestrado procurou-se seguir critérios e concepções que garantam a obtenção de elevados níveis de qualidade, tendo presente a preocupação de assegurar uma condução fiável, económica e simples da instalação. Procurou-se também seguir uma rigorosa definição de conceitos e parâmetros reguladores do projecto ao nível de qualidade dos equipamentos e das exigências de montagem face à legislação e regulamentação vigentes DL 78/2006 de 4 de Abril – Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior nos Edifícios, RSECE – Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios (DL. nº 79/2006), RCCTE – Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (DL. nº 80/2006), DL 9/2007, de 13 de Janeiro – Regulamento Geral sobre o Ruído.

Projecto de AVAC para um clube desportivo com piscina coberta

Pretende-se apresentar um trabalho académico, baseado num estabelecimento existente e com possibilidade de aplicação prática, procurando remodelar os sistemas AVAC de um ginásio com piscina coberta. Quando um edifício é novo, é possível desenvolver, mais facilmente, soluções com o apoio de outras especialidades, nomeadamente as de arquitetura e de estrutura, sendo em geral mais fácil adaptar a futura instalação ao sistema AVAC que se pretende projetar. Conceber uma nova instalação AVAC num local já existente, condicionada à mínima alteração possível de arquitetura e de estrutura é um processo mais complexo, sendo por vezes preferível abdicar dessas componentes arquitetónicas e estruturais existentes em prol de uma nova solução. Com este estudo não se pretende focar a parte arquitetónica do estabelecimento. Convém no entanto, dar atenção a esse aspeto, não descurando, por exemplo, os efeitos negativos a nível estético que uma futura instalação instalação AVAC possa vir a provocar. Sublinha-se, que o objectivo deste estudo é a apresentação de uma solução AVAC num estabelecimento real existente. Na elaboração deste projeto foi tida em consideração a aplicação dos requisitos dispostos nos seguintes regulamentos: - DL n.º 78/2006 de 4 de Abril; - DL n.º 79/2006 de 4 de Abril - DL n.º 80/2006 de 4 de Abril Em suma, pretende-se assegurar as condições de conforto e da qualidade do ar interior do edifício, sem gastos excessivos de energia e, simultaneamente, garantir a inexistência de patologias que possam diminuir a durabilidade e desempenho térmico dos elementos da envolvente do edifício.

Sistema de climatização para um edifício da Rede de Energia Nacional

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

Sistema de avaliação do desempenho em enfermagem: eficiência e eficácia

O presente estudo debruça-se sobre a avaliação do desempenho na carreira de enfermagem (Portugal), tendo como objectivo identificar as percepções de enfermeiros avaliadores e avaliados, sobre um sistema de avaliação do desempenho mais eficiente e eficaz que o corrente. Foi aplicado um questionário a 97 enfermeiros avaliadores e avaliados de um Hospital do Alto Alentejo. Constatou-se a existência de níveis de concordância e satisfação positivos com o sistema de avaliação do desempenho, sucedendo o mesmo para os aspectos legislados. De uma forma geral, verificámos que a percepção dos avaliadores acerca de um sistema de avaliação do desempenho mais eficiente e eficaz que o corrente deverá ser enquadrado numa gestão por objectivos e incluir uma validação social da menção final de avaliação. Por outro lado, os avaliados pretendem um sistema de avaliação que inclua um acompanhamento regular (incidentes críticos), objectivo (gestão por objectivos), e com melhores procedimentos de interacção. Os resultados mostram a importância da distinção entre o sistema instituído e a forma como é aplicado.

Sistema de gestão e disponibilização de conteúdos através de NFC

A introdução de capacidades RFID (Radio Frequency IDentification) em dispositivos móveis não é recente. No entanto, a indústria nunca se mostrou muito interessada nesta vertente, porque não existia uma entidade que regulasse a normalização dos diversos aspectos relacionados, nomeadamente a forma como os dados são transferidos entre os dispositivos e de que forma são guardados esses dados nas tags RFID (dispositivos compostos por circuito integrado e antena, que podem armazenar dados e transferi-los por rádio frequência). A inexistência de normas que pudessem ser adoptadas pelos fabricantes levaria a que cada um tivesse que definir o seu próprio conjunto de formas de transferência e armazenamento, o que conduziria inevitavelmente à fragmentação do mercado. Estes problemas foram resolvidos com a criação da associação industrial sem fins lucrativos NFC Forum, que é composta por diversos fabricantes com interesse na área. Desde a sua criação, esta associação tem vindo a desenvolver protocolos com o objectivo de unificar dispositivos e soluções de vários fabricantes. O termo NFC, ou Near Field Communication, foi criado para identificar esta nova geração de dispositivos móveis, que combinam as capacidades de processamento e interacção com o utilizador de um dispositivo móvel, com a comodidade associada à utilização de cartões sem contacto. Apesar de ser o elemento central nesta nova tecnologia, os dispositivos móveis não são os únicos que compõem esta nova família de tecnologias. Dela fazem também parte tags NFC, baseadas nos mesmos princípios das tags RFID, com a diferença que, nas primeiras, a forma como são organizados os dados é especificada pelas normas do NFC Forum. Uma das áreas de aplicação da tecnologia NFC é a disponibilização de conteúdos presentes em tags ou em outros dispositivos NFC, e exibição desses conteúdos no dispositivo móvel. No presente trabalho, são analisadas as normas publicadas pelo NFC Forum de forma a identificar a forma de estender a estrutura de mensagens proposta. A fase de análise incluiu também a identificação das características dos diversos dispositivos envolvidos nesta nova tecnologia (telemóveis, leitores desktop e tags). São apresentados os resultados do estudo de alguns projectos que utilizam tecnologia NFC, de forma a verificar até que ponto é interessante generalizar a plataforma a desenvolver neste projecto, bem como quais as funcionalidades mínimas desejáveis. Com base nesta análise, são definidos alguns conceitos base para a solução que envolvem tópicos como os protocolos de transporte, assim como o formato dos dados utilizado para transportar o conteúdo entre os vários componentes da solução. O resultado é uma solução híbrida que admite um vasto leque de aplicações. Verificou-se que as soluções actuais poderiam ser implementadas com recurso à solução aqui apresentada e, nos casos em que tal não acontece directamente, a solução actual pode ser estendida para o tornar possível.

Energia solar térmica: uma contribuição para a melhoria do RCCTE

O presente estudo pretende avaliar o desempenho energético dos vários sistemas de preparação de águas quentes sanitárias (AQS) em edifícios de habitação. Segundo o RCCTE, decreto de lei nº 80/2006 de 4 de Abril, o recurso a sistemas de colectores solares térmicos é obrigatório sempre que haja uma exposição solar adequada. O RCCTE indica parâmetros de referência para o dimensionamento e cálculo do desempenho do sistema solar térmico. Indica nomeadamente um consumo de AQS a 60º C médio de referência de 40 l por pessoa e exige uma área mínima de captação na base de lm2 de colector padrão por ocupante convencional previsto. Existe no mercado a tendência para dimensionar o sistema para o mínimo exigido pela lei. Este relatório mostra que os parâmetros de referência do RCCTE estão desajustados à realidade portuguesa. Segundo este estudo, o consumo médio diário é o dobro do referido, resultando na redução muito significativa do desempenho energético do sistema solar, dado que existe um subdimensionamento da área de captação. Nestas condições, conclui-se que um sistema tradicional de esquentador a gás é mais eficiente que um sistema de colectores solares térmicos com apoio por efeito de Joule. Em Portugal, cerca de 35% dos sistemas solares em edifícios de habitação, utilizam esta energia de apoio. Este estudo apresenta fortes fundamentos para se rever os parâmetros de referência do RCCTE e permite concluir que o apoio por efeito de Joule, nas actuais condições, não deve ser permitido.

PergNET: sistema de apoio ao estudo através da realização de jogo didácticos

Uma forma suplementar de apoio ao estudo do aluno, numa disciplina, será o de permitir que os alunos testem os conceitos apreendidos durante o seu processo de estudo pessoal através de jogos didácticos. Estes jogos, realizados individualmente ou em grupo, apresentam um conjunto de perguntas de desafio onde cada interveniente irá seleccionar uma resposta. Esta forma de realização de um questionário aparece aliada à componente lúdica de um jogo que possibilita a aprendizagem progressiva e incremental com o valor acrescentado de permitir aos intervenientes a discussão sobre o tópico da pergunta, sobre as respostas e sobre outros aspectos relacionados com a temática consolidando o seu conhecimento. O desenvolvimento de jogos de uma forma distribuída apresenta alguns desafios, nomeadamente, a sincronização entre os diversos intervenientes e a ultrapassagem de dificuldades inseridas por firewalls e NATs. Estes problemas devem ser resolvidos por uma camada de comunicação que suporte o desenvolvimento de aplicações distribuídas. O objectivo principal deste trabalho foi a criação desse sistema de comunicações baseado na tecnologia .NET, que permite interligar vários utilizadores localizados em redes privadas ou pública. A infra-estrutura possibilita a constituição de diversos grupos de participantes sendo possível o envio de mensagens ponto a ponto e a difusão de mensagens para o grupo. A avaliação da infra-estrutura de comunicações foi realizada através de uma aplicação de apoio ao estudo dos alunos por meio de jogos didácticos, mostrando que os problemas enunciados foram resolvidos.

Utilização de conhecimento semântico num sistema de recuperação de informação

As soluções de recuperação de informação actuais, que classificam documentos de acordo com a sua relevância, baseiam-se na sua grande maioria em algoritmos estatísticos não recorrendo a conhecimento semântico sobre o domínio pesquisado. Esta abordagem tem sido adoptada em grande escala e com bons resultados, em grande medida devido à baixa complexidade que apresenta e à facilidade e universalidade com que pode ser aplicada. Esta tese explora uma alternativa à pesquisa de informaçã baseada apenas na contagem de termos, tentando ao mesmo tempo manter a complexidade em níveis semelhantes. O trabalho desenvolvido baseia-se na utilização de Lógica de Descrição para representar conhecimento sobre um domínio e inferir pesquisas alternativas, que possam conduzir a um ganho na precisão dos resultados. Avaliam-se os ganhos obtidos por esta abordagem, nomeadamente na obtenção de resultados baseados em semelhança semântica e não puramente sintáctica. Esta abordagem permite obter resultados que não seriam considerados numa pesquisa puramente sintáctica.

Modelização de um sistema de simulação de uma aeronave aplicado a uma plataforma electromecânica de Gough-Stewart

Esta tese apresenta o desenvolvimento de um simulador de voo, através da aplicação de um modelo dinâmico de uma aeronave e de sistemas de realidade virtual a uma plataforma electromecânica de Gough-Stewart. Para o efeito, utiliza-se o modelo da aeronave Cessna-172. Neste sentido, apresenta-se o estudo e a análise do sistema de realidade virtual utilizado, confirma-se o funcionamento do modelo matemático da aeronave em ferramenta de cálculo e apresenta-se o modelo da cinemática inversa da plataforma, cuja validação é realizada recorrendo-se a um sensor inercial. Desenvolve-se programação específica para a comunicação entre o software de cálculo numérico e a plataforma electromecânica de Gough-Stewart.

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.