Upper crustal structure of Madeira Island revealed from ambient noise tomography

We present the first image of the Madeira upper crustal structure, using ambient seismic noise tomography. 16 months of ambient noise, recorded in a dense network of 26 seismometers deployed across Madeira, allowed reconstructing Rayleigh wave Green's functions between receivers. Dispersion analysis was performed in the short period band from 1.0 to 4.0 s. Group velocity measurements were regionalized to obtain 20 tomographic images, with a lateral resolution of 2.0 km in central Madeira. Afterwards, the dispersion curves, extracted from each cell of the 2D group velocity maps, were inverted as a function of depth to obtain a 3D shear wave velocity model of the upper crust, from the surface to a depth of 2.0 km. The obtained 3D velocity model reveals features throughout the island that correlates well with surface geology and island evolution. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Upper crustal structure of Madeira Island revealed from ambient noise tomography

We present the first image of the Madeira upper crustal structure, using ambient seismic noise tomography. 16 months of ambient noise, recorded in a dense network of 26 seismometers deployed across Madeira, allowed reconstructing Rayleigh wave Green's functions between receivers. Dispersion analysis was performed in the short period band from 1.0 to 4.0 s. Group velocity measurements were regionalized to obtain 20 tomographic images, with a lateral resolution of 2.0 km in central Madeira. Afterwards, the dispersion curves, extracted from each cell of the 2D group velocity maps, were inverted as a function of depth to obtain a 3D shear wave velocity model of the upper crust, from the surface to a depth of 2.0 km. The obtained 3D velocity model reveals features throughout the island that correlates well with surface geology and island evolution. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Caracterização hidráulica, hidrológica e do transporte sólido das principais linhas de água (ribeiras) do concelho de Câmara de Lobos: ilha da Madeira

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

Revision of the portuguese catalog of tsunamis

Catastrophic tsunamis are described in historical sources for all regions around the Gulf of Cadiz, at least since 60 BC. Most of the known events are associated with moderate to large earthquakes and among them the better studied is 1 November 1755. We present here a review of the events which effects, on the coasts of the Portuguese mainland and Madeira Island, are well described in historical documents or have been measured by tide gauges since the installation of these instruments. For a few we include new relevant information for the assessment of the tsunami generation or effects, and we discard events that are included in existing compilations but are not supported by quality historical sources or instrumental records. We quote the most relevant quantitative descriptions of tsunami effects on the Portuguese coast, including in all pertinent cases a critical review of the coeval sources, to establish a homogenous event list. When available, instrumental information is presented. We complement all this information with a summary of the conclusions established by paleo-tsunami research.

Renewable energy in Islands: an integrated proposal for electricity generation and transports

The purpose of this article is to analyse and evaluate the economical, energetic and environmental impacts of the increasing penetration of renewable energies and electrical vehicles in isolated systems, such as Terceira Island in Azores and Madeira Island. Given the fact that the islands are extremely dependent on the importation of fossil fuels - not only for the production of energy, but also for the transportation’s sector – it’s intended to analyse how it is possible to reduce that dependency and determine the resultant reduction of pollutant gas emissions. Different settings have been analysed - with and without the penetration of EVs. The Terceira Island is an interesting case study, where EVs charging during off-peak hours could allow an increase in geothermal power, limited by the valley of power demand. The percentage of renewable energy in the electric power mix could reach the 74% in 2030 while at the same time, it is possible to reduce the emissions of pollutant gases in 45% and the purchase of fossil fuels in 44%. In Madeira, apart from wind, solar and small hydro power, there are not so many endogenous resources and the Island’s emission factor cannot be so reduced as in Terceira. Although, it is possible to reduce fossil fuels imports and emissions in 1.8% in 2030 when compared with a BAU scenario with a 14% of the LD fleet composed by EVs.

Renewable energy in Islands: an integrated proposal for electricity generation and transports

The purpose of this article is to analyse and evaluate the economical, energetic and environmental impacts of the increasing penetration of renewable energies and electrical vehicles in isolated systems, such as Terceira Island in Azores and Madeira Island. Given the fact that the islands are extremely dependent on the importation of fossil fuels - not only for the production of energy, but also for the transportation’s sector – it’s intended to analyse how it is possible to reduce that dependency and determine the resultant reduction of pollutant gas emissions. Different settings have been analysed - with and without the penetration of EVs. The Terceira Island is an interesting case study, where EVs charging during off-peak hours could allow an increase in geothermal power, limited by the valley of power demand. The percentage of renewable energy in the electric power mix could reach the 74% in 2030 while at the same time, it is possible to reduce the emissions of pollutant gases in 45% and the purchase of fossil fuels in 44%. In Madeira, apart from wind, solar and small hydro power, there are not so many endogenous resources and the Island’s emission factor cannot be so reduced as in Terceira. Although, it is possible to reduce fossil fuels imports and emissions in 1.8% in 2030 when compared with a BAU scenario with a 14% of the LD fleet composed by EVs.

Aumento de energia renovável na Ilha da Madeira: proposta integrada para o setor dos transportes e da geração de energia elétrica

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Energia

Constrains on the structure of Maio Island (Cape Verde) by a three-dimensional gravity model: Imaging partially exhumed magma chambers

We propose a 3-D gravity model for the volcanic structure of the island of Maio (Cape Verde archipelago) with the objective of solving some open questions concerning the geometry and depth of the intrusive Central Igneous Complex. A gravity survey was made covering almost the entire surface of the island. The gravity data was inverted through a non-linear 3-D approach which provided a model constructed in a random growth process. The residual Bouguer gravity field shows a single positive anomaly presenting an elliptic shape with a NWSE trending long axis. This Bouguer gravity anomaly is slightly off-centred with the island but its outline is concordant with the surface exposure of the Central Igneous Complex. The gravimetric modelling shows a high-density volume whose centre of mass is about 4500 m deep. With increasing depth, and despite the restricted gravimetric resolution, the horizontal sections of the model suggest the presence of two distinct bodies, whose relative position accounts for the elongated shape of the high positive Bouguer gravity anomaly. These bodies are interpreted as magma chambers whose coeval volcanic counterparts are no longer preserved. The orientation defined by the two bodies is similar to that of other structures known in the southern group of the Cape Verde islands, thus suggesting a possible structural control constraining the location of the plutonic intrusions.

Avaliação do potencial de incorporação de resíduos agrícolas em pellets de madeira para uso em caldeiras domésticas

A crescente procura e o carácter finito dos recursos energéticos fósseis e as consequências nocivas de natureza ambiental provocadas pela emissão de gases de efeito de estufa para atmosfera, resultantes da sua combustão, obriga a reequacionar a utilização da energia, com uma maior racionalização nos consumos e diversificando as suas fontes e formas, com particular importância para as energias renováveis, onde as pellets, como forma densificada de biomassa, se inserem. O presente trabalho visa avaliar o potencial de incorporação de resíduos agrícolas como matéria-prima na produção de pellets a utilizar como combustível em caldeiras domésticas, sendo, para isso, contabilizados os resíduos agrícolas existentes em Portugal Continental adequados para aquele efeito, e, também, avaliada, pela via experimental, a viabilidade técnica do uso destas pellets em caldeiras domésticas, com testes de combustão de alguns tipos de pellets de origem agrícola e florestal. Os quantitativos apurados de resíduos agrícolas, basearam-se fundamentalmente em dados relativos às áreas de cultura e às produções agrícolas de 2008 do Instituto Nacional de Estatística e em relações área/massa de resíduos ou produto agrícola/massa de resíduos, de vários autores credenciados. O potencial total anual destes resíduos ronda os 2,8 milhões de toneladas, correspondendo 43,5% às culturas permanentes, 6,6% às culturas temporárias, 8,4% à actividade agro-industrial e 41,5% aos matos, representando cerca de 1,2 milhões de toneladas equivalentes de petróleo, para um poder calorífico médio da ordem dos 17600 kJ/kg. Nos testes laboratoriais foram usadas pellets de pinho, adquiridas no mercado e de vides, de giestas e de bagaço de azeitona todos a 100% e de mistura de bagaço de azeitona e de pinho, ambos a 50%, que foram produzidas numa pelletizadora doméstica em virtude das fábricas existentes em Portugal não produzirem pellets que incorporem resíduos agrícolas. A densificação deste tipo de resíduos mostrou-se fácil de realizar, apenas exige um controlo apertado da humidade dos resíduos, após a sua trituração, para que se assegure uma boa consistência e o máximo potencial calorífico. Relativamente à combustão das pellets testadas verificou-se que esta se processou normalmente, sem interrupções e de forma muito semelhante às pellets de pinho, que serviram de referência. As pellets de vides e as de mistura aparentaram um menor poder calorífico, dado terem um maior teor de humidade originado nas operações de pelletização, notando-se que a caldeira demorava mais tempo até a bomba de recirculação arrancar (54 ºC). A ignição, com a caldeira fria, processou-se de forma fácil, mesmo com estas últimas pellets, embora naturalmente tenha demorado um pouco mais de tempo. O teor de cinzas destas pellets era superior às de pinho, mais do dobro, porém, sem qualquer influência no funcionamento da caldeira.

Revestimentos de piso de madeira aplicados por colagem

Neste trabalho é apresentado detalhadamente uma monografia sobre: revestimentos de piso de madeira aplicados por colagem, com referência à normalização aplicável; soluções construtivas e exigências funcionais de bases; revestimentos e materiais de fixação, assim como os procedimentos de aplicação em obra. Efectivamente trata-se de um material de revestimento amplamente utilizado e considerado como nobre pela sociedade civil, nomeadamente projectistas, construtores, imobiliárias e utentes em geral, quer pela tradição, de se assemelhar aos pavimentos antigos da construção tradicional portuguesa, quer pelo aspecto visual, do cheiro, do toque, conforto térmico, das qualidades de estabilidade, durabilidade e resistência superiores a outros tipos de pavimentos. Porém tem sido registado várias situações de deficiências construtivas, com os prejuízos inerentes e algumas desconfianças do consumidor final. Assim quer na construção nova ou na reabilitação em geral, os trabalhos devem ser executados escolhendo o tipo de madeira adequado ao local e respectiva funcionalidade, verificando as condições físicas das bases de assentamento, as prescrições técnicas dos materiais de revestimento e de colagem e respectivos processos construtivos, enquadrados pela normalização europeia e nacional existente além de que tais trabalhos devem serem executados por pessoal técnico especializado e credenciado por acções de formação contínua perante a panóplia de materiais existentes no mercado.

Análise da viabilidade de utilização, em caminhos de ferro, de travessas de madeira obtidas a partir de lamelados de madeira, em alternativa às travessas de madeira tradicionais

A utilização de travessas de madeira de Pinho bravo (Pinus pinaster Ait.) no Caminho de Ferro continua a ter uma expressão significativa em Portugal, nomeadamente para instalação em pontes metálicas, em túneis existentes e objecto de electrificação (compatibilização do gabarit de electrificação com a rasante), em aparelhos de mudança de via, na substituição de elementos danificados em linhas existentes e equipadas com este tipo de travessas, etc. Os custos de produção dessas travessas associadas a uma crescente falta ou baixa de qualidade da matéria-prima, conduzem à necessidade de se equacionarem soluções alternativas. Assim, e no intuito de procurar novas soluções com caraterísticas de desempenho no mínimo idênticas e porventura mais interessantes em termos económicos e ambientais, importa conduzir uma análise comparativa da solução tradicional (madeira maciça) com uma solução baseada nos produtos técnicos da madeira (lamelados colados, placa microlamelada colada ou outros). Desta forma o estudo proposto, desenvolvido em colaboração com o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) – Núcleo de Estruturas de Madeira, pretendeu avaliar o comportamento dos lamelados colados quando sujeitos a um tratamento industrial com creosote, em escala industrial, e o efeito do tratamento com creosote na qualidade da colagem (a curto e a médio prazo). O estudo engloba ainda uma análise simplificada de custos de produção, com o objectivo de permitir avaliar da viabilidade económica da solução apontada. O estudo compreendeu várias soluções de lamelados colados destinados a aplicações em condições exteriores. As soluções diferenciaram-se quanto às espécies de madeira empregues e ao tipo de cola utilizada no seu fabrico. Os resultados obtidos permitem concluir da viabilidade técnica da utilização de lamelado colado, sendo no entanto crucial um controlo apertado da qualidade de fabrico (colagem) e da disposição das lamelas de forma a prevenir a existência de zonas de borne de difícil acesso ao produto, afectando a qualidade do tratamento. No entanto, do ponto de vista de custos a solução com madeira lamelada colada apresenta-se significativamente mais cara.

Utilização de promotores de adesão no fabrico de estruturas de madeira lamelada colada de Pinho bravo

A utilização de madeira tratada de Pinho bravo nacional (Pinus pinaster Ait.) no fabrico de estruturas lameladas coladas parece ser uma alternativa interessante para situações de aplicação que requeiram madeira com grande durabilidade natural ou conferida. No entanto, de acordo com estudos anteriores realizados no LNEC, os elementos lamelados colados realizados com madeira de Pinho bravo tratada em profundidade apresentam boa resistência mecânica, mas manifestam uma elevada tendência para delaminar, o que implica cuidados especiais no seu fabrico. Neste trabalho pretendeu-se avaliar a viabilidade da colagem de madeira de Pinho bravo não tratada e tratada em profundidade com dois produtos preservadores à base de azóis de cobre adequados à Classe de Risco 3. Procurou-se igualmente verificar a viabilidade da utilização de promotores de adesão para melhorar a resistência e a durabilidade (resistência à delaminação) de vigas de madeira lamelada colada de Pinho bravo. O trabalho experimental realizado envolveu a execução de vigas de pequena dimensão usando madeira de Pinho bravo não tratada em profundidade com dois tipos de produto preservador, usando uma cola adequada a ambiente exterior (tipo PRF) e aplicando previamente à colagem um promotor de adesão (n-HMR). O efeito dos diversos parâmetros considerados no estudo foi avaliado mediante ensaios de corte e de delaminação pela junta de colagem e os resultados obtidos foram bastante satisfatórios. Mesmo no caso de elementos lamelados colados sem promotor de adesão, o processo de colagem com aquela referência de cola tipo PRF foi suficiente para obter bons resultados. Adicionalmente concluiu-se que a utilização de ambos os produtos preservadores à base de azóis de cobre, com e sem boro parecem ser alternativas viáveis em termos de compatibilidade com a colagem, dada a sucessiva proibição dos tradicionais produtos preservadores da madeira no espaço Europeu.

Revestimentos de pisos de madeira aplicados por colagem

A aplicação em obra de revestimentos de piso de madeira, apesar de ser uma solução construtiva tradicional, tem nos últimos anos registado inúmeros casos de insucesso de que resultam avultados prejuízos. De entre as soluções de revestimentos de piso de madeira, uma das que levanta mais problemas de comportamento é a que corresponde à aplicação, por colagem, de réguas de madeira directamente sobre a base de assentamento. Relativamente a esta solução construtiva importa analisar as principais causas das anomalias e preconizar procedimentos a adoptar quer na selecção das espécies de madeira a utilizar quer na aplicação em obra deste tipo de revestimentos. No primeiro capítulo deste trabalho será feito de um modo geral o ponto de situação de aplicação de pavimentos de madeira em Portugal enumerando as vantagens e desvantagens de cada espécie de modo a concluir para cada situação a melhor solução com o objectivo de conseguir bons resultados (durabilidade, estética, rentabilidade e economia). De seguida será descrito a anatomia da madeira, propriedades físicas e mecânicas bem como as patologias físico-químicas e apresentação de metodologia de tratamento e prevenção. Será abordado para além dos tipos de pavimentos, várias espécies de materiais, métodos e técnicas de aplicação. Por último será analisado uma experiência pessoal na obra “Quinta dos Ulmeiros” em Lisboa.

Estudo técnico/económico da instalação de uma central de cogeração numa serração de madeira

O pinheiro tem um papel importante na ecologia e economia nacional. O Pinheiro sofre de uma praga severa, denominada por doença da murchidão dos pinheiros, causada pelo nemátodo da madeira do pinheiro (NMP). Apresenta-se como um verme microscópico, invertebrado, medindo menos de 1,5 mm de comprimento. O contágio entre árvores deve-se a vectores biologicamente conhecidos por longicórneo e capricórnio do pinheiro. Os produtores de madeira de pinho são desta forma obrigados a efectuar tratamentos térmicos (HT), de eliminação do NMP e dos seus vectores para que a exportação da madeira serrada cumpra com a norma NP 4487. De modo a manter a competitividade internacional das empresas nacionais, o impacto dos custos do HT deve ser minimizado. O objectivo desta dissertação é efectuar o estudo técnico-económico da implementação de um sistema de cogeração capaz produzir calor para efectuar o tratamento ao NMP e simultaneamente energia eléctrica para vender à rede pública. As receitas da venda de energia eléctrica poderão contribuir para a minimização dos custos do HT. Tendo em conta que os resíduos das serrações de madeira podem ser usados como combustível consideraram-se para avaliação duas tecnologias de cogeração, um sistema de turbina a vapor clássico (ciclo Rankine) e um sistema Organic Rankine Cycle (ORC), permitindo ambas a queima dos resíduos das serrações de madeira. No que diz respeito à avaliação económica, foi desenvolvido um simulador de tecnologia/modalidade de remuneração que efectua cálculos consoante as necessidades térmicas de cada produtor, a potência eléctrica a instalar e indicadores económicos, VAL, TIR e PAYBACK da instalação do sistema de cogeração. O simulador desenvolvido aplica a nova legislação que enquadra o sistema jurídico e remuneratório da cogeração (DL 23/2010), na qual se consideram duas modalidades, geral e especial. A metodologia desenvolvida foi aplicada num caso real de uma serração de madeira e os principais resultados mostram que as soluções apresentadas, turbina a vapor e sistema ORC, não apresentam viabilidade económica. Através da análise de sensibilidade, conclui-se que um dos factores que mais influência a viabilidade económica do projecto é o tempo de funcionamento reduzido. Sendo uma das soluções apresentada a criação de uma central de cogeração para vários produtores de madeira. Uma possível solução para o problema do reduzido tempo de utilização seria o fornecimento do serviço de tratamentos térmicos a outros produtores de paletes de madeira que não possuem estufa própria.

Multi-stage evolution of a sub-aerial volcanic ridge over the last 1.3 Myr: S. Jorge Island, Azores Triple Junction

New K/Ar dating and geochemical analyses have been carried out on the WNW-ESE elongated oceanic island of S. Jorge to reconstruct the volcanic evolution of a linear ridge developed close to the Azores triple junction. We show that S. Jorge sub-aerial construction encompasses the last 1.3 Myr, a time interval far much longer than previously reported. The early development of the ridge involved a sub-aerial building phase exposed in the southeast end of the island and now constrained between 1.32 +/- 0.02 and 1.21 +/- 0.02 Ma. Basic lavas from this older stage are alkaline and enriched in incompatible elements, reflecting partial melting of an enriched mantle source. At least three differentiation cycles from alkaline basalts to mugearites are documented within this stage. The successive episodes of magma rising, storage and evolution suggest an intermittent reopening of the magma feeding system, possibly due to recurrent tensional or trans-tensional tectonic events. Present data show a gap in sub-aerial volcanism before a second main ongoing building phase starting at about 750 ka. Sub-aerial construction of the S. Jorge ridge migrated progressively towards the west, but involved several overlapping volcanic episodes constrained along the main WNW-ESE structural axis of the island. Malic magmas erupted during the second phase have been also generated by partial melting of an enriched mantle source. Trace element data suggest, however, variable and lower degrees of partial melting of a shallower mantle domain, which is interpreted as an increasing control of lithospheric deformation on the genesis and extraction of primitive melts during the last 750 kyr. The multi-stage development of the S. Jorge volcanic ridge over the last 1.3 Myr has most likely been greatly influenced by regional tectonics, controlled by deformation along the diffuse boundary between the Nubian and the Eurasian plates, and the increasing effect of sea-floor spreading at the Mid-Atlantic Ridge.