Sistemas de automação e manutenção de edifícios: concepção de sistemas de detecção e protecção contra incêndios de uma unidade hoteleira

No sentido de aprofundar um tema pouco abordado ao longo das unidades curriculares do mestrado em Engenharia Mecânica – Ramo de Energia, Refrigeração e Climatização, leccionado no Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, realizou-se um estudo que envolveu a aquisição de conhecimentos não só através de pesquisa bibliográfica como também através do contacto com algumas pessoas com vasta experiência nesta área. Através da análise da legislação, e consequente determinação dos requisitos aplicados à unidade hoteleira em estudo, pretendeu-se colocar em prática os conhecimentos adquiridos, através da concepção um projecto de segurança contra incêndios, com sistema automático de detecção, desenfumagem, pressurização e extinção, sendo a última etapa do trabalho a execução de um projecto e respectiva memória descritiva, de acordo com o Regulamento, que inclui a classificação do edifício, a especificação dos equipamentos, a apresentação dos cálculos efectuados e a descrição do funcionamento da instalação. Com a realização do trabalho, concluiu-se que a melhor maneira de se atingir o objectivo principal, salvar vidas, é atender a prioridade secundária: a extinção do incêndio, e que para tal seja feito de uma forma eficiente, é necessário um projecto minucioso e completo, sustentado por uma construção cuidada, uma manutenção correcta e um conjunto de instalações especiais devidamente dimensionadas e com capacidade para compartimentar, circunscrever e extinguir o incêndio.

Field effect and light-assisted a-Si:H sensors for detection of ions in solution

In this paper we present an amorphous silicon device that can be used in two operation modes to measure the concentration of ions in solution. While crystalline devices present a higher sensitivity, their amorphous counterpart present a much lower fabrication cost, thus enabling the production of cheap disposable sensors for use, for example, in the food industry. The devices were fabricated on glass substrates by the PECVD technique in the top gate configuration, where the metallic gate is replaced by an electrolytic solution with an immersed Ag/AgCl reference electrode. Silicon nitride is used as gate dielectric enhancing the sensitivity and passivation layer used to avoid leakage and electrochemical reactions. In this article we report on the semiconductor unit, showing that the device can be operated in a light-assisted mode, where changes in the pH produce changes on the measured ac photocurrent. In alternative the device can be operated as a conventional ion selective field effect device where changes in the pH induce changes in the transistor's threshold voltage.

Utilização de modelos de elementos finitos tridimensionais no cálculo estrutural de barragens de betão

Este trabalho procura evidenciar a importância da escolha do tipo de elementos finitos e correspondente discretização a utilizar na análise do comportamento estrutural de barragens abóbada. Descreve-se a metodologia de cálculo utilizada na análise da resposta de barragens em regime elástico linear sob a acção do peso próprio e da pressão hidrostática com base em modelos numéricos de elementos finitos 3D. Apresentam-se sumariamente os fundamentos do método dos elementos finitos referindo-se, em particular, os elementos finitos utilizados: elemento isoparamétrico tipo cubo com 20 pontos nodais e elemento subparamétrico tipo cubo com 8 pontos nodais. Apresentam-se os programas de análise de barragens utilizados no LNEC nas fases de pré-processamento (geração de malhas de EF3D), processamento e pós-processamento, bem como o programa comercial de cálculo automático SAP2000. Analisa-se por fim o comportamento de duas barragens abóbada cuja resposta para a acção do peso e da pressão hidrostática apresenta algumas diferenças que se analisam em pormenor, nomeadamente em termos de tensões e deslocamentos utilizando vários modelos numéricos 3D (DTIN12 [LNEC] e SAP2000) com diferentes discretizações em que se utilizam os dois tipos de EF atrás referidos.

Sistema de recomendação para condutores de veículos eléctricos

Tratando-se do próximo grande passo na evolução da indústria automóvel, os veículos eléctricos continuam a apresentar limitações de autonomia, associando-se a esta limitação tempos de carregamento muito alargados, poucos pontos de carregamento e redes eléctricas inteligentes muito embrionárias. Neste contexto exige-se aos condutores um planeamento muito rigoroso da utilização diária do veículo. Neste trabalho é apresentado um sistema de informação que pretende ajudar o condutor na utilização diária do seu veículo eléctrico, minimizando o problema da ansiedade de alcance através do controlo contínuo da autonomia do veículo e da apresentação atempada de informação relevante sobre os pontos de carregamento disponíveis no seu raio de alcance. Dado o sucesso dos sistemas de recomendação, no encaminhamento automático da informação desejada em diversos domínios, esse princípio pode ser aplicado ao problema em causa com o objectivo de maximizar a relevância da informação apresentada ao condutor, a qual deverá ser a estritamente necessária para ele tomar as suas decisões, devendo toda a restante ser filtrada.

Projecto de execução de estruturas de um edifício de betão armado

O presente trabalho é o corolário do curso de engenharia civil, para a obtenção do grau de Mestre, tendo-se optado pela elaboração de um projecto de estabilidade de um edifício. O projecto inclui todos os elementos necessários para uma correcta execução da estrutura. Tendo como limitação estrutural, as características arquitectónicas e geotécnicas, foi elaborado o projecto do corpo central de um edifício em betão armado. Aplicaram-se os conhecimentos adquiridos ao longo do curso com especial incidência para as disciplinas de betão estrutural, mecânica dos materiais, engenharia sísmica, dinâmica de estruturas e mecânica de solos e fundações. Utilizou-se o programa de cálculo automático SAP2000 para a modelação da estrutura do edifício, efectuar o dimensionamento e verificação de segurança de todos os elementos estruturais, com a aplicação das acções e combinações regulamentares. Para a concretização deste projecto recorreu-se a diversos elementos, tais como regulamentos nacionais, eurocódigos, tabelas técnicas e bibliografia relevante e aceite na comunidade técnica. Foi também efectuada a comparação com outros projectos, discutiram-se diferentes hipóteses e esclareceram-se dúvidas com os orientadores/colegas de trabalho. As hipóteses de pré-dimensionamento/dimensionamento encontradas procuraram sempre respeitar a arquitectura original do edifício, assim como obter uma boa relação de economia/exequibilidade.

Dimensionamento dos elementos constituintes de uma estrutura espacial em aço

A realização deste trabalho teve como principal objectivo o emprego dos conceitos apreendidos nas Unidades Curriculares do Mestrado, bem como da Licenciatura. Nesse sentido, foi elaborado um projecto de uma estrutura espacial em aço (cúpula nervurada). Na realização do projecto foram aplicados conhecimentos adquiridos no âmbito das Unidades Curriculares de construção metálica, dinâmica de estruturas e de engenharia sísmica. Para modelar a estrutura foi utilizado o programa de cálculo automático SAP2000 e os resultados de dimensionamento dos elementos metálicos obtidos foram validados em folhas de cálculo em Excel desenvolvidas para o efeito. Reuniu-se informações sobre estruturas deste tipo bem como bibliografia da especialidade, com o propósito de adquirir uma base sólida de conhecimento para a realização deste projecto. O dimensionamento do sistema estrutural foi efectuado sempre que possível de acordo com a nova regulamentação, os Eurocódigos estruturais.

Equilibrium self-assembly of colloids with distinct interaction sites: Thermodynamics, percolation, and cluster distribution functions

We calculate the equilibrium thermodynamic properties, percolation threshold, and cluster distribution functions for a model of associating colloids, which consists of hard spherical particles having on their surfaces three short-ranged attractive sites (sticky spots) of two different types, A and B. The thermodynamic properties are calculated using Wertheim's perturbation theory of associating fluids. This also allows us to find the onset of self-assembly, which can be quantified by the maxima of the specific heat at constant volume. The percolation threshold is derived, under the no-loop assumption, for the correlated bond model: In all cases it is two percolated phases that become identical at a critical point, when one exists. Finally, the cluster size distributions are calculated by mapping the model onto an effective model, characterized by a-state-dependent-functionality (f) over bar and unique bonding probability (p) over bar. The mapping is based on the asymptotic limit of the cluster distributions functions of the generic model and the effective parameters are defined through the requirement that the equilibrium cluster distributions of the true and effective models have the same number-averaged and weight-averaged sizes at all densities and temperatures. We also study the model numerically in the case where BB interactions are missing. In this limit, AB bonds either provide branching between A-chains (Y-junctions) if epsilon(AB)/epsilon(AA) is small, or drive the formation of a hyperbranched polymer if epsilon(AB)/epsilon(AA) is large. We find that the theoretical predictions describe quite accurately the numerical data, especially in the region where Y-junctions are present. There is fairly good agreement between theoretical and numerical results both for the thermodynamic (number of bonds and phase coexistence) and the connectivity properties of the model (cluster size distributions and percolation locus).

Wetting response of KrF laser ablated polyimide surfaces

The wettability of polyimide surfaces microstructured using KrF laser radiation at fluences above the material ablation threshold was studied by static contact angle measurements. The laser-treated surfaces present a morphology consisting of conical features whose dimensions and areal density depend on the fluence. The effect of these parameters on the surface apparent contact angle depends on the wetting regime. When wetting occurs in the homogeneous regime, the apparent contact angle of the treated surfaces increases with the radiation fluence because the cone dimensions increase. In contrast, when wetting occurs in the heterogeneous regime, the apparent contact angle increases with the radiation fluence because the average distance between cones increases. The apparent water contact angle of the laser-treated surfaces can reach values as high as 162 degrees, as compared to 75 degrees for virgin polyimide.

Phototransistor with nanocrystalline Si/amorphous Si bilayer channel

We report a field-effect phototransistor with a channel comprising a thin nanocrystalline silicon transport layer and a thicker hydrogenated amorphous silicon absorption layer. The semiconductor and dielectric layers were deposited by radio-frequency plasma enhanced chemical vapor deposition. The phototransistor with channel length of 24 microns and photosensitive area of 1.4 mm(2) shows an off-current of about 1 pA, and high photoconductive gain in the subthreshold region. Measurements of the quantum efficiency at different incident light intensities and biasing conditions, along with spectral-response characteristics, and threshold voltage stability characterization demonstrate the feasibility of the phototransistor for low light level detection.

Percolation of colloids with distinct interaction sites

We generalize the Flory-Stockmayer theory of percolation to a model of associating (patchy) colloids, which consists of hard spherical particles, having on their surfaces f short-ranged-attractive sites of m different types. These sites can form bonds between particles and thus promote self-assembly. It is shown that the percolation threshold is given in terms of the eigenvalues of a m x m matrix, which describes the recursive relations for the number of bonded particles on the ith level of a cluster with no loops; percolation occurs when the largest of these eigenvalues equals unity. Expressions for the probability that a particle is not bonded to the giant cluster, for the average cluster size and the average size of a cluster to which a randomly chosen particle belongs, are also derived. Explicit results for these quantities are computed for the case f = 3 and m = 2. We show how these structural properties are related to the thermodynamics of the associating system by regarding bond formation as a (equilibrium) chemical reaction. This solution of the percolation problem, combined with Wertheim's thermodynamic first-order perturbation theory, allows the investigation of the interplay between phase behavior and cluster formation for general models of patchy colloids.

Shear-induced lamellar ionic liquid-crystal foam

n a recent paper we reported an experimental study of two N-alkylimidazolium salts. These ionic compounds exhibit liquid crystalline behaviour with melting points above 50 degrees C in bulk. However, if they are sheared, a (possibly non-equilibrium) lamellar phase forms at room temperature. Upon shearing a thin film of the material between microscope slides, textures were observed that are strikingly similar to liquid (wet) foams. The images obtained from polarising optical microscopy (POM) were found to share many of the known quantitative properties of a two-dimensional foam coarsening process. Here we report an experimental study of this foam using a shearing system coupled with POM. The structure and evolution of the foam are investigated through the image analysis of time sequences of micrographs obtained for well-controlled sets of physical parameters (sample thickness, shear rate and temperature). In particular, we find that there is a threshold shear rate below which no foam can form. Above this threshold, a steady-state foam pattern is obtained where the mean cell area generally decreases with increasing shear rate. Furthermore, the steady-state internal cell angles and distribution of the cell number of sides deviate from their equilibrium (i.e. zero-shear) values.

Multi-scaled femtosecond laser structuring of stationary titanium surfaces

The evolution of the topography of titanium surfaces treated with femtosecond laser radiation in stationary conditions as a function of radiation fluence and number of laser pulses is investigated. Depending on the processing parameters, ripples, microcolumns, wavy or smooth surfaces can be obtained. The ripples predominate for fluences near the damage threshold of titanium (0.2+/-0.1) J/cm(2), while microcolumns form during the first 200 pulses for fluences between (0.6+/-0.2) and (1.7+/-0.2) J/cm(2). A wavy topography develops for fluences and number of pulses higher than (1.7+/-0.2) J/cm(2) and 300, respectively. A bimodal surface topography consisting of surface ripples overlapping a microcolumnar topography can be obtained if the surfaces are firstly treated to create microcolumns followed by laser treatment with a lower fluence near the ablation threshold of the material, in order to generate periodic ripple

Projecto de fundações e estrutura destinado a um hotel

O objectivo da realização deste trabalho, foi a aplicação dos conceitos aprendidos ao longo da licenciatura em Engenharia Civil, e mais aprofundados no Mestrado no perfil de Estrutura, desenvolvendo as capacidades de análise no domínio da engenharia civil associadas ao projecto de estruturas, tendo sempre em vista que o produto final seria um projecto apto a seguir para obra e ser executado. Tendo como base as características arquitectónicas do edifício e as geotécnicas do local de implantação deste, foi elaborado um projecto de um edifício com estrutura em betão armado, utilizando pré-esforço em lajes de maiores vãos. Para tal, foram aplicados conhecimentos adquiridos no âmbito do estudo do betão estrutural, da mecânica dos materiais, da engenharia sísmica, da dinâmica de estruturas e de dimensionamento de fundações. Para a análise estrutural do edifício foi utilizado o programa de cálculo automático SAP2000, bem como o programa de FAGUS para o cálculo de armaduras. Foi efectuado um vasto trabalho, quer na agregação de elementos teóricos de base para o projecto, tais como regulamentos, eurocódigos e bibliografia diversa, quer na comparação com construções similares. As hipóteses de dimensionamento que foram sendo consideradas tiveram sempre o objectivo de obter a melhor solução, traduzida na melhor custo/qualidade.

Estudo de viadutos rodoviários com vigas pré-fabricadas pré-esforçadas

O presente documento relata o trabalho desenvolvido pelo estagiário durante o período do seu estágio curricular, no âmbito da elaboração de projectos de estruturas de betão armado e pré-esforçado. Foi um trabalho que contribuiu para o aumento do seu leque de conhecimentos, criando a oportunidade de aplicá-los em casos reais, neste caso de viadutos rodoviários. Tratam-se e obras de arte constituídas por tabuleiros estruturalmente contínuos, formadas por vigas pré-fabricadas e pré-esforçadas e complementadas por uma camada de betão aplicado em obra. Têm a particularidade e a vantagem de a continuidade sobre os apoios intermédios ser realizada sem o recurso à aplicação de pós-esforço de continuidade. Esta é garantida utilizando apenas o betão armado. Durante a execução destes projectos, houve a oportunidade de simular, estudar e compreender todas as fases construtivas pelas quais as estruturas irão passar, até chegar à fase de serviço, que prolongar-se-á durante toda a sua vida útil. Mais concretamente, compreendeu-se a aplicação das diversas acções actuantes, permanentes e variáveis, assim como a evolução temporal dos diversos esforços internos, as tensões instaladas nos diversos elementos estruturais e as deformações consequentes. Serão mencionados os métodos de cálculo utilizados para dimensionar os diferentes elementos estruturais constituintes deste tipo de obra de arte, passando também pela descrição dos modelos de cálculo utilizados no cálculo automático. Os elementos estruturais analisados foram o tabuleiro, pilares, carlingas, encontros, fundações e lajes de transição. Determinaram-se também as características dos equipamentos acessórios, isto é, os aparelhos de apoio e juntas de dilatação.

Comparision and abstraction of ethernet based fieldbus

Os sistemas de redes de campo ligando componentes de automação e máquinas possuem uma performance muito elevada, relativamente à sua velocidade e capacidade de funcionamento em tempo-real. Estes apresentam também uma variedade de funcionalidades tais como comunicação cruzada, protocolos de segurança e endereçamento automático. Além disso, definem também aproximações lógicas ao tipo de máquinas em questão, de acordo com o seu perfil de funcionamento. No entanto, todas estas funcionalidades tornam a configuração e programação de aplicações comunicando nestas redes de campo extremamente complexa. Para além da complexidade existente na configuração e programação de um único sistema de redes de campo, existe também uma panóplia de diferentes sistemas de redes de campo, totalmente incompatíveis entre si. Contudo, estes pouco se diferenciam relativamente às suas funcionalidades e performance. Neste trabalho é elaborada uma comparação entre 4 diferentes perfis de accionamentos (CiA 402, CIP Motion, FSP Drive e PROFIdrive) para sistemas de redes de campo baseados em Ethernet (Ethercat, Ethernet/IP, PROFInet e SERCOS. Com este resultado, o acesso aos diferentes sistemas de redes de campo poderá ser generalizado, de forma que a aplicação a desenvolver seja independente do sistema localizado nas camadas OSI inferiores.