Estudo laboratorial e em condições reais sobre o aglomerado de cortiça expandida aplicado como revestimento exterior

Trabalho Final de Mestrado elaborado no Laboratório de Engenharia Civil para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações no âmbito do protocolo de cooperação entre o ISEL e o LNEC

NZEB e os novos revestimentos

Dissertação de natureza científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações

Análise de ciclo de vida de duas soluções de ETICS

Dissertação de natureza científica para obtenção do grau de mestre em Engenharia Civil

Revestimentos de pisos em aglomerado de cortiça

Nos dias de hoje, o aumento do consumo dos nossos recursos não renováveis leva-nos à procura de métodos mais eficientes, mas também de materiais provenientes de recursos renováveis. Tendo como ponto de partida a problemática da sustentabilidade e as matérias-primas existentes e de forma a promover a cultura e a tradição do nosso país, o objectivo é dar a conhecer um material nobre e reconhecido pela sua qualidade: a cortiça e os seus derivados. As rolhas em cortiça são mundialmente reconhecidas pela sua qualidade, o material usado para a sua produção têm vindo a ser desenvolvido, de modo a ser utilizado para outros fins, em especial na área da Construção Civil. Este trabalho final faz uma abordagem à cortiça como matéria-prima, a sua proveniência, os seus derivados e as suas principais características, e incidirá também sobre a sua potencialidade de aplicação na Construção Civil, em especial no revestimento de pisos. Em relação ao revestimento de pisos, iremos ter em consideração os diferentes tipos, a legislação em vigor e a normalização existente, bem como as soluções construtivas mais usuais, os procedimentos de aplicação em obra e as respectivas vantagens e desvantagens de cada uma.

Argamassas leves para execução de camadas de regularização e de enchimento de pavimentos

Este trabalho aborda os aspectos relacionados com a execução de argamassas e betões leves para execução de camadas de regularização e enchimento de pavimentos, apresentando opções actuais, de forma a estabelecer uma metodologia de comparação, técnicas de execução e respectivo controlo. A execução destas camadas deve-se à necessidade de incorporar nos pavimentos as diversas instalações técnicas, à colocação de isolamentos e à criação de pendentes em coberturas planas. As opções apresentadas referem-se à execução das referidas argamassas, utilizando um dos seguintes agregados leves: granulado de poliestireno expandido; argila expandida e o regranulado negro de cortiça; e o betão celular. Sendo o pavimento um conjunto integrado de camadas, cada qual com a sua função, deverão as mesmas ser analisadas em conjunto de forma a ser possível a sua compatibilização e consequente optimização, visando-se assim a economia e a qualidade exigível. Este trabalho permitiu concluir que a utilização destes materiais, com as suas características específicas, é vantajosa em termos de redução das acções permanentes, comparticipação no conforto térmico e acústico. Por outro lado, juntamente com a camada de acabamento, asseguram a função de base para assentamento dos revestimentos de piso.

Fraccionamento do efluente da indústria da cortiça por ultra-nanofiltração: caracterização e estudo da sua biodegradabilidade

O efluente da Indústria da Cortiça apresenta elevados teores de carga orgânica e de compostos fenólicos, nomeadamente teninos, com baixa biodegradabilidade e significativa toxicidade, o que dificulta o seu tratamento. O objectivo deste trabalho é o estudo da biodegradabilidade de diferentes fracções do efluente da cortiça, na perspectiva de contribuir para viabilizar o seu tratamento. Biológico, em simultâneo com a sua valorização, pela recuperação do seu conteúdo em taninos. O fraccionamento foi realizado através de processos de separação por membranas, nomeadamente por ultrafiltração e nanofiltração, de Limite de Exclusão Molecular (MWCO) compreendido entre 0,125-91kDa. O efluente e as fracções permeadas obtidas foram analisadas em termos de conteúdo orgânico (COT, CBO, CQO), fenóis, taninos, cor, pH e condutividade. A caracterização do efluente revelou um elevado conteúdo orgânico (2285-2604 mg de CQO/L, 670,5-1056,8 mg C/L, 1000-1225 mg CBO/L), biodegradabilidade relativamente baixa (0,44-0,47 para CBO/CQO; k de 0,25-0,24 d-1) e elevado conteúdo de fenóis (0,36-0,41 g de ácido tânico/L) e de taninos (0,25-0,27 g ácido tânico/L). O fraccionamento do efluente permitiu concluir uma diminuição do seu conteúdo poluente nos permeados com a diminuição do MWCO das membranas utilizadas. A diminuição simultânea de matéria orgânica e fenóis foi particularmente significativa no permeado da membrana de MWCO de 3,8 kDa que, por outro lado, apresenta uma melhoria significativa para o índice de biodegradabilidade e k (0,83;0,38-0,44 d-1), o que significa que este permeado apresenta já viabilidade para sofrer um processo biológico para remoção de matéria orgânica e o concentrado apresenta um elevado potencial para recuperação de taninos. Nas fracções de MWCO inferior a 3,8 kDa, a diminuição de matéria orgânica é muito significativa, com um aumento da sua fracção biodegradável. Embora os resultados não sejam totalmente conclusivos em termos de biodegradabilidade, esta fracção apresenta já características adequadas para reutilização como água de processo.

Estudo, fabrico e caracterização de painéis sanduíche com núcleos em materiais compósitos de cortiça

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

Investigação no ensino de engenharia biomédica: dois casos de estudo

Desde os anos oitenta que os avanços das ciências básicas e das ciências da engenharia têm dado um impulso sem precedentes à investigação médica, o que criou as condições para a afirmação da Engenharia Biomédica como ramo autónomo da Engenharia. Este novo ramo da Engenharia impôs-se em domínios que incluem a imagiologia biomédica, a bioinformática, a biotecnologia, a biomecânica, os biomateriais, a engenharia de tecidos, próteses e orgãos artificiais, a análise e modelação de sinais fisiológicos e a gestão de sistemas de saúde. Já no século XXI, o volume de saber acumulado e a motivação para acelerar desenvolvimentos científicos e tecnológicos, levou à criação e organização nas universidades de uma oferta de cursos de graduação e pós-graduação em Engenharia Biomédica. Apesar do espectro muito largo da Engenharia Biomédica e dos cursos criados, é possível, mesmo ao nível de Mestrado pós-Bologna (licenciatura pré-Bologna), dar uma formação avançada que permita aos alunos realizar trabalhos de investigação complexos e com impacto clínico. Neste artigo apresentamos dois destes casos de sucesso, representativos do papel da investigação ao longo do ensino bem actual da Engenharia Biomédica. No primeiro, intitulado “Caracterização Tridimensional da Placa de Ateroma da Bifurcação Carotídea com Ultrasonografia 3D”, é apresentado um método inovador de diagnóstico da Aterosclerose, baseado na reconstrução e caracterização tridimensional da lesão aterosclerótica ao nível da bifurcação carotídea. O segundo trabalho, intitulado “Reconstrução da Frente de Onda e Simulação da Acuidade Visual no Estudo do Impacto das Aberrações Ópticas em Olhos Submetidos a Cirurgia”, apresenta uma ferramenta computacional que gera informação adicional sobre a medição da frente de onda obtida com aparelhos comerciais, permitindo estudar o impacto de aberrações ópticas na acuidade visual de diferentes olhos. Este artigo está organizado em quatro partes. A primeira parte é uma nota histórica introdutória à Engenharia Biomédica em geral. A segunda parte apresenta o que do ponto de vista de ensino superior em Engenharia Biomédica, ao nível de Mestrado Integrado de 1º e 2º ciclos, pode em geral viabilizar a fácil inserção dos estudantes na Investigação, conduzindo-os de imediato a resultados de investigação concretos. A terceira parte constitui a parte central deste artigo onde se apresentam dois exemplos ilustrativos do sucesso da formação de 5 anos em Engenharia Biomédica e da inserção da investigação, desde muito cedo, nessa formação. Por fim, na quarta secção apresentam-se as conclusões.

Desenvolvimento de modelos para análise dinâmica de estruturas: Aplicação a barragens de betão e estruturas auxiliares

Com este trabalho mostra-se a importância da utilização integrada de modelos numéricos e de resultados da observação do comportamento dinâmico com vista ao controlo de segurança de grandes estruturas, particularizando para o caso da barragem do Cabril e da respectiva torre das tomadas de água. Descrevem-se os fundamentos da dinâmica de estruturas sob a perspectiva da realização de estudos no domínio do tempo e no domínio da frequência, e referem-se os princípios em que se baseiam as metodologias de identificação modal, utilizadas na interpretação e análise de resultados de ensaios de vibração ambiental. Apresentam-se os fundamentos do método dos elementos finitos na perspectiva da sua implementação computacional para análise dinâmica de estruturas, e apresenta-se sumariamente o programa MEFDIN3D, desenvolvido em MATLAB no âmbito deste trabalho, o qual permite a análise estática e dinâmica de estruturas utilizando elementos finitos de placa e tridimensionais. Analisam-se os parâmetros dinâmicos da torre, em termos de frequências naturais e configurações modais, utilizando modelos numéricos 2D (MEFDIN3D e SAP 2000) e um modelo 3D em SAP 2000. Os resultados destes modelos numéricos são comparados com resultados experimentais obtidos a partir de: i) ensaios de vibração ambiental com medição de acelerações no topo da torre e no corpo da barragem e; ii) de um sistema de observação em contínuo do comportamento dinâmico da barragem do Cabril, recentemente instalado em obra pelo LNEC. Após a calibração dos modelos numéricos, apresenta-se um estudo de previsão do comportamento dinâmico da torre sob acções sísmicas, efectuando a análise no domínio do tempo e por espectro de resposta. Por fim, apresentam-se resultados de um cálculo sísmico 3D da barragem do Cabril com o MEFDIN3D.

Certificação energética de edifícios

PARADIGMA (do grego parádeigma) significa o exemplo que serve como modelo; o sistema ou modelo conceptual que orienta o desenvolvimento posterior das pesquisas, estando na base da evolução científica padrão; Thomas Kuhn disse "um paradigma, é aquilo que os membros de uma comunidade partilham e, inversamente, uma comunidade científica consiste em homens que partilham um paradigma". Até há pouco tempo, a forma como temos usado os nossos recursos energéticos, como (re) construímos as nossas cidades, como nos comportamos diariamente demonstra um padrão comum, consagrado na ideia de poder usar os diversos recursos à nossa disposição, ilimitadamente sem restrições. O Aquecimento Global é uma realidade incontornável. A forma de mitigar o seu aumento será através da redução drástica dos gases de efeito de estufa – GEE. O Protocolo de Quioto estabelece as metas de emissões GEE que os países que o ratificaram acordaram, até 2012. Os meios científicos alertam, que será muito importante limitar o aquecimento global a 2 Graus até 2020. Para se caminhar no sentido da Mitigação das Alterações Climáticas surge o desenvolvimento sustentável. Conforme o Relatório da Comissão Brundtland, este é definido como ― a forma de satisfazer as necessidades do presente sem comprometer a capacidade de as gerações futuras poderem também satisfazer as suas‖. O desenvolvimento sustentável obriga-nos a olhar para o Planeta com outros olhos. De repente, percebemos que afinal os recursos que a mãe Terra nos oferece não são ilimitados e que a forma como os usamos não é isenta. A nossa vida neste maravilhoso planeta azul pode estar em risco. Mais: a vida dos nossos filhos que amamos poderá estar em risco ou no mínimo, eles poderão não ter à sua disposição, aquilo que nós tivemos. Todas as áreas de intervenção do homem terão de ser analisadas. Esta estratégia terá de ser assumida globalmente. A nossa vida privada deverá mudar, as nossas cidades deverão mudar. As cidades inteligentes ou Smartcities enquadram todas as áreas que as compõem nos pressupostos do novo modelo: o desenvolvimento sustentável. Uma das áreas é representada pelos edifícios. Os edifícios são responsáveis por uma fatia muito grande no consumo energético total. Na União Europeia o seu consumo representa cerca de 40% do total de energia final, e consequentemente são responsáveis por uma grande parte das emissões de GEE para a atmosfera. A Certificação Energética de Edifícios é o meio de promover o desenho de edifícios de menor consumo energético. Pretende-se que num futuro próximo o consumo dos edifícios seja perto do zero, ou zero. Esta pretensão aplicar-se-á a todos os edifícios: novos e existentes. Este trabalho pretende explicar o que acabámos de descrever e quem sabe iluminar um pouco mais o caminho para o desenvolvimento sustentável. Efectuou-se um levantamento e análise às casas passivas, analisamos a sua evolução, seu desenvolvimento, comparando as diferenças que será necessário implementar entre diferentes zonas climáticas (centro da Europa e Portugal). Desenvolvemos um estudo completo de eficiência energética de uma habitação localizada na zona de Sintra. Estudámos o impacto que seria a aplicação de isolamento exterior de cortiça, calculámos os ganhos percentuais. Numa altura em que a mudança de conceitos e mentalidades, se processa a diferentes velocidades, cria-se com este trabalho a oportunidade de desenvolver um documento orientador, destinado aos técnicos das especialidades envolvidas, uma dissertação; que constitua um ponto de partida para o desenvolvimento e aplicação de ideias e diferentes tecnologias sustentáveis, com conclusões. Introduziu-se neste estudo a Cortiça, como isolamento natural de origem nacional.

Estabelecimento de um modelo para o cálculo da incerteza associada às medidas de poluentes atmosféricos na refinaria de Sines

A monitorização de processos ambientais conduz à obtenção de resultados cuja aferição da qualidade é um requisito raramente cumprido. No entanto, importantes decisões de gestão ambiental, sociais e políticas com impacto directo nas populações são tomadas suportadas nestes resultados. A validação de uma medição, como suporte à decisão, é impossível sem o conhecimento da incerteza associada ao próprio resultado. É a incerteza que define a qualidade do resultado. Com este trabalho pretendeu-se contribuir para o aperfeiçoamento do Controlo da Poluição na Refinaria da Galp Energia, em Sines, através do estabelecimento de um projecto de cálculo das incertezas associadas aos teores de poluentes medidos. Foram alvo deste estudo os valores medidos de dióxido de enxofre, óxidos de azoto e partículas monitorizadas. O conhecimento do valor de incerteza associada aos resultados permitirá actuar preventivamente e tomar acções correctivas de modo a garantir o cumprimento pleno da licença ambiental. Para avaliar a incerteza usou-se o procedimento preconizado pela norma ISO em que os passos envolvidos são a especificação do processo de medida, identificação das fontes de incerteza, cálculo da incerteza combinada e cálculo da incerteza expandida. Após a caracterização da actividade da empresa, do enquadramento legislativo, do desempenho no triénio 2005-2007 e da caracterização dos aparelhos de medida, foi feito um estudo estatístico aos valores medidos por estes três analisadores durante diversos períodos do ano de 2007 e foi determinado o modelo de cálculo do valor de incerteza associado a cada uma das medidas. Os valores, associados à respectiva incerteza, foram comparados com os limites impostos pela licença ambiental, verificando-se o cumprimento desta. A determinação da incerteza associada aos resultados de monitorização dos efluentes gasosos desta instalação reforça a credibilidade dos valores medidos, o compromisso da melhoria contínua da qualidade dos processos, produtos e serviços, do desempenho ambiental e da segurança das pessoas e bens, como contributo para um desenvolvimento sustentável desta companhia.

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.

Guitar solo tracker

A motivação para este trabalho vem da necessidade que o autor tem em poder registar as notas tocadas na guitarra durante o processo de improviso. Quando o músico está a improvisar na guitarra, muitas vezes não se recorda das notas tocadas no momento, este trabalho trata o desenvolvimento de uma aplicação para guitarristas, que permita registar as notas tocadas na guitarra eléctrica ou clássica. O sinal é adquirido a partir da guitarra e processado com requisitos de tempo real na captura do sinal. As notas produzidas pela guitarra eléctrica, ligada ao computador, são representadas no formato de tablatura e/ou partitura. Para este efeito a aplicação capta o sinal proveniente da guitarra eléctrica a partir da placa de som do computador e utiliza algoritmos de detecção de frequência e algoritmos de estimação de duração de cada sinal para construir o registo das notas tocadas. A aplicação é desenvolvida numa perspectiva multi-plataforma, podendo ser executada em diferentes sistemas operativos Windows e Linux, usando ferramentas e bibliotecas de domínio público. Os resultados obtidos mostram a possibilidade de afinar a guitarra com valores de erro na ordem de 2 Hz em relação às frequências de afinação standard. A escrita da tablatura apresenta resultados satisfatórios, mas que podem ser melhorados. Para tal será necessário melhorar a implementação de técnicas de processamento do sinal bem como a comunicação entre processos para resolver os problemas encontrados nos testes efectuados.

Conversor estático de potência tolerante a falhas

O trabalho apresentado nesta dissertação refere-se à concepção, projecto e realização experimental de um conversor estático de potência tolerante a falhas. Foram analisados trabalhos de investigação sobre modos de falha de conversores electrónicos de potência, topologias de conversores tolerantes a falhas, métodos de detecção de falhas, entre outros. Com vista à concepção de uma solução, foram nomeados e analisados os principais modos de falhas para três soluções propostas de conversores com topologias tolerantes a falhas onde existem elementos redundantes em modo de espera. Foram analisados os vários aspectos de natureza técnica dos circuitos de potência e guiamento de sinais onde se salientam a necessidade de tempos mortos entre os sinais de disparo de IGBT do mesmo ramo, o isolamento galvânico entre os vários andares de disparo, a necessidade de minimizar as auto-induções entre o condensador DC e os braços do conversor de potência. Com vista a melhorar a fiabilidade e segurança de funcionamento do conversor estático de potência tolerante a falhas, foi concebido um circuito electrónico permitindo a aceleração da actuação normal de contactores e outro circuito responsável pelo encaminhamento e inibição dos sinais de disparo. Para a aplicação do conversor estático de potência tolerante a falhas desenvolvido num accionamento com um motor de corrente contínua, foi implementado um algoritmo de controlo numa placa de processamento digital de sinais (DSP), sendo a supervisão e actuação do sistema realizados em tempo-real, para a detecção de falhas e actuação de contactores e controlo de corrente e velocidade do motor utilizando uma estratégia de comando PWM. Foram realizados ensaios que, mediante uma detecção adequada de falhas, realiza a comutação entre blocos de conversores de potência. São apresentados e discutidos resultados experimentais, obtidos usando o protótipo laboratorial.

Projecto de um conversor redutor CC-CC comutado para SoC

A evolução da tecnologia CMOS tem possibilitado uma maior densidade de integração de circuitos tornando possível o aumento da complexidade dos sistemas. No entanto, a integração de circuitos de gestão de potência continua ainda em estudo devido à dificuldade de integrar todos os componentes. Esta solução apresenta elevadas vantagens, especialmente em aplicações electrónicas portáteis alimentadas a baterias, onde a autonomia é das principais características. No âmbito dos conversores redutores existem várias topologias de circuitos que são estudadas na área de integração. Na categoria dos conversores lineares utiliza-se o LDO (Low Dropout Regulator), apresentando no entanto baixa eficiência para relações de conversão elevadas. Os conversores comutados são elaborados através do recurso a circuitos de comutação abrupta, em que a eficiência deste tipo de conversores não depende do rácio de transformação entre a tensão de entrada e a de saída. A diminuição física dos processos CMOS tem como consequência a redução da tensão máxima que os transístores suportam, impondo o estudo de soluções tolerantes a “altatensão”, com o intuito de manter compatibilidade com tensões superiores que existam na placa onde o circuito é incluído. Os sistemas de gestão de energia são os primeiros a acompanhar esta evolução, tendo de estar aptos a fornecer a tensão que os restantes circuitos requerem. Neste trabalho é abordada uma metodologia de projecto para conversores redutores CCCC comutados em tecnologia CMOS, tendo-se maximizado a frequência com vista à integração dos componentes de filtragem em circuito integrado. A metodologia incide sobre a optimização das perdas totais inerentes à comutação e condução, dos transístores de potência e respectivos circuitos auxiliares. É apresentada uma nova metodologia para o desenvolvimento de conversores tolerantes a “alta-tensão”.