Estudo de sistemas de aproveitamento de energias renováveis em edifícios, análise de casos práticos e vantagens da sua aplicação

Este trabalho pretende analisar o estado da arte da tecnologia das energias renováveis em Portugal e das suas perspectivas de evolução. Analisa os progressos que têm feito nessa área e o interesse que o País tem em evoluir na sua sustentabilidade e, no desenvolvimento duma estratégia forte para o futuro nessa área. Com esta investigação, pretende-se, explicar os conceitos de sustentabilidade e eficiência energética em relação aos edifícios e como fazer a sua classificação, além do caminho para lá chegar. Também são referidas as diferentes tecnologias existentes no mercado, como a solar, eólica, biomassa, geotérmica e hídrica, e as que poderão surgir no futuro, os estudos feitos para avaliação do potencial de redução de custos de cada uma, da diminuição dos impactes ambientais, da maior sustentabilidade dos edifícios, bem como das vantagens destes em relação às fontes de energia já existentes. È também analisado o papel que poderão desempenhar estas energias de fonte renovável na redução da dependência energética de um edifício em relação às energias de origem fóssil. O ponto de situação actual da indústria e o seu futuro a nível mundial é estudado. Ao nível internacional são examinados os estudos feitos para desenvolver a tecnologia. No plano nacional foi feito uma recolha de dados que permitirá fazer uma compilação da situação energética actual, da estratégia para o sector no futuro, do enquadramento legal actual, bem como das barreiras que limitam o seu desenvolvimento. A consideração de todos estes elementos, vai mostrar que as energias renováveis, só deverão ter um papel importante no fornecimento de energia global com o investimento de privados e com ajudas do governo. Em Portugal, já representa uma fatia importante no consumo energético. Estes dois factos permitem inferir que hoje um investimento é uma oportunidade no mundo da Engenharia Civil, e que apesar de o sector nacional estar no bom caminho, o mesmo está ainda aquém do necessário e longe do seu potencial máximo.

A energia das ondas e o seu aproveitamento

As crises energéticas surgidas no decorrer do último século, incluindo a crise do petróleo, obrigaram o Homem a procurar cada vez mais fontes de energia alternativas e preferencialmente inesgotáveis. Desta situação, resultou uma forte aposta na exploração das fontes de energias renováveis, que são uma das principais alternativas para responder a um aumento de procura, e também, face às exigências de consumos actuais, beneficiando de ao se apostar numa energia limpa e renovável existir uma forte redução nos impactes ambientais que outras fontes de energia não apresentam. O aproveitamento dos recursos provenientes de fontes de energia renováveis para a produção de energia já existe há vários anos, e, em alguns casos, atingiram já um estado de maturidade considerável, como é caso da energia eólica. Em comparação, o mesmo já não acontece com a energia das ondas. Embora o oceano apresente um recurso com enorme potencial para ser explorado, incluindo as ondas e correntes oceânicas, os dispositivos tecnológicos necessários para a exploração deste recurso encontram-se maioritariamente ainda em fase experimental, havendo casos pontuais que atingiram a fase pré-comercial. Assim, não existe até à data um dispositivo padrão para a exploração da energia das ondas em grande escala, contrariamente ao que acontece com a energia eólica. Para esta situação, contribuiu o elevado número de dispositivos patenteados para a exploração da energia das ondas, nenhum deles com vantagens significativas relativamente a outros, e também, devido ao facto de a exploração deste tipo de energia não poder ser feito de igual modo na costa ou a muitos quilómetros dela. Na presente dissertação são apresentados alguns dos principais dispositivos existentes para a extracção de energia proveniente das ondas oceânicas, com especial atenção para os dispositivos de coluna de água oscilante.

Aproveitamento da energia das correntes marítimas

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica

Aproveitamento de águas pluviais para rega

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

Reabilitação ortóptica com auxiliares ópticos em casos de baixa visão

De acordo com a Organização Mundial de Saúde existem 180 milhões de pessoas em todo o mundo com incapacidade visual. Nas sociedades ocidentais, o ser humano tornou-se um ser exclusivamente visual. Cada vez mais se privilegia a visão em detrimento dos outros sentidos, sendo constantes os apelos à imagem. Nesse sentido, quando a capacidade visual é perdida, mesmo que parcialmente, despoletam-se problemas sociais graves e de complexa resolução. A reabilitação Ortóptica é uma peça essencial no puzzle da reabilitação nestes casos. O Ortoptista explora as possibilidades de aproveitamento do resíduo visual dos utentes com baixa visão, reeducando-os na utilização dos movimentos oculares, coordenação olho-mão e capacidade discriminatória. A avaliação, treino e acompanhamento na adaptação à leitura e escrita com auxiliares ópticos é de extrema importância na reintegração destes indivíduos numa vida social activa.

Projecto de execução: traçado e materiais de via férrea: troço Miranda do Corvo/Serpins

O presente Trabalho Final de Mestrado reporta-se ao desenvolvimento de um Projecto de Execução na especialidade de Via Férrea, no âmbito do SMM - Sistema de Mobilidade do Mondego. Este projecto consiste na modernização do actual Ramal da Lousã, considerando o aproveitamento do espaço canal da actual infra-estrutura ferroviária em bitola ibérica (1668mm) para adaptação à bitola europeia (1435mm), para circulação de um novo material circulante do tipo “tram-train”. O actual Ramal da Lousã tem aproximadamente uma extensão de 35km, e assegura a ligação entre a cidade de Coimbra e a freguesia de Serpins. O presente projecto remete-se à modernização de um troço do actual ramal, localizado entre a vila de Miranda do Corvo e Serpins, e apresenta uma extensão aproximada de 17km. Com base em elementos de projecto previamente definidos foi determinada a geometria de traçado de via tendo em consideração as normas europeias vigentes, com as devidas adaptações para o tipo de infra-estrutura em causa, e com algum apoio de processos de cálculo automático, concretamente, o software Civil 3D da Autodesk. Definida a geometria de traçado caracterizaram-se os tipos e materiais de via a implementar na superstrutura da via, devidamente quantificados no Armamento de Via e nas MD - Medições Detalhadas. No âmbito deste trabalho foram ainda identificados os trabalhos de via necessários a desenvolver na materialização do projecto, encontrando-se quantificados e definidos, respectivamente nas MD, MQT - Mapa de Quantidades de Trabalho e DPU – Definição de Preços Unitários.

Reutilização das águas pluviais

No presente trabalho realizou-se um estudo, para verificar a possibilidade de utilização de um sistema de aproveitamento das águas pluviais, no campus do ISEL, a fim de analisar a viabilidade económica e melhorar a gestão do uso da água. As águas pluviais recolhidas e armazenadas serão utilizadas apenas nos sanitários e na rega dos espaços verdes, tomando todos os cuidados na construção de uma rede nova, dado que as águas não se podem misturar com as águas potáveis. No final do estudo, foi comprovado por meio de análise comparativa do valor da tarifa por metro cúbico de água fornecida pela entidade gestora da rede, com o custo da água pluvial recolhida e armazenada e custos com a nova rede, que, no actual contexto, a solução não é economicamente atractiva.

Sistema de recolha e execução de rotas (GPS) e partilha em rede social RecGPS

A popularização dos PDA (Personal Data Assistant ) originou um aumento das suas capacidades e funcionalidades, nomeadamente a inclusão de sistemas de posicionamento global(GPS - Global Positioning System ). Tendo como objectivo o aproveitamento das capacidades deste tipo de dispositivos surge o sistema RecGPS. O RecGPS é um pacote de aplicações para recolha, gestão, análise e partilha de percursos (rotas). A recolha e armazenamento das rotas é efectuada através de uma aplicação instalada no PDA com recurso à funcionalidade GPS do mesmo. A gestão e análise das rotas pode ser efectuada nas aplicações PDA e web, sendo a partilha efectuada através de aplicação web (portal/rede social). A colecção de rotas tanto pode ser armazenada no dispositivo como através da aplicação web. Ao nível do PDA para além da criação de novas rotas é possível executar as rotas existentes, efectuando recolha de dados que permitem a comparação com as execuções anteriores. A rede social permite a partilha de rotas e fomenta a discussão dos utilizadores sobre as mesmas. Para permitir a veri cação das capacidades da aplicação para PDA são efectuados testes. Tendo por base um conjunto de amostras são obtidos resultados através da aplicação e efectuada a sua comparação.

Análise funcional comparativa de algoritmos de aprendizagem por reforço

De entre todos os paradigmas de aprendizagem actualmente identificados, a Aprendizagem por Reforço revela-se de especial interesse e aplicabilidade nos inúmeros processos que nos rodeiam: desde a solitária sonda que explora o planeta mais remoto, passando pelo programa especialista que aprende a apoiar a decisão médica pela experiencia adquirida, até ao cão de brincar que faz as delícias da criança interagindo com ela e adaptando-se aos seus gostos, e todo um novo mundo que nos rodeia e apela crescentemente a que façamos mais e melhor nesta área. Desde o aparecimento do conceito de aprendizagem por reforço, diferentes métodos tem sido propostos para a sua concretização, cada um deles abordando aspectos específicos. Duas vertentes distintas, mas complementares entre si, apresentam-se como características chave do processo de aprendizagem por reforço: a obtenção de experiência através da exploração do espaço de estados e o aproveitamento do conhecimento obtido através dessa mesma experiência. Esta dissertação propõe-se seleccionar alguns dos métodos propostos mais promissores de ambas as vertentes de exploração e aproveitamento, efectuar uma implementação de cada um destes sobre uma plataforma modular que permita a simulação do uso de agentes inteligentes e, através da sua aplicação na resolução de diferentes configurações de ambientes padrão, gerar estatísticas funcionais que permitam inferir conclusões que retractem entre outros aspectos a sua eficiência e eficácia comparativas em condições específicas.

Impacto da integração dos veículos eléctricos nos edifícios multi-habitacionais, nas redes de distribuição de baixa tensão e no diagrama de carga nacional

Associado à escassez dos combustíveis fósseis e ao desejado controlo de emissões nocivas para a atmosfera, assistimos no mundo ao desenvolvimento do um novo paradigma — a mobilidade eléctrica. Apesar das variações de maior ou menor arbítrio político dos governos, do excelente ou débil desenvolvimento tecnológico, relacionados com os veículos eléctricos, estamos perante um caminho, no que diz respeito à mobilidade eléctrica, que já não deve ser encarado como uma moda mas como uma orientação para o futuro da mobilidade. Portugal tendo dado mostras que pretende estar na dianteira deste desafio, necessita equacionar e compreender em que condições existirá uma infra-estrutura nacional capaz de fazer o veículo eléctrico vingar. Assim, neste trabalho, analisa-se o impacto da mobilidade eléctrica em algumas dessas infra-estruturas, nomeadamente nos edifícios multi-habitacionais e redes de distribuição em baixa tensão. São criados neste âmbito, quatro perfis de carregamento dos EVs nomeadamente: nas horas de chegada a casa; nas horas de vazio com início programado pelo condutor; nas horas de vazio controlado por operador de rede (“Smart Grid”); e um cenário que contempla a utilização do V2G. Com a obrigação legal de nos novos edifícios serem instaladas tomadas para veículos eléctricos, é estudado, com os cenários anteriores a possibilidade de continuar a conceber as instalações eléctricas, sem alterar algumas das disposições legais, ao abrigo dos regulamentos existentes. É também estudado, com os cenários criados e com a previsão da venda de veículos eléctricos até 2020, o impacto deste novo consumo no diagrama de carga do Sistema Eléctrico Nacional. Mostra-se assim que a introdução de sistemas inteligentes de distribuição de energia [Smartgrid e vehicle to grid” (V2G)] deverá ser encarada como a solução que por excelência contribuirá para um aproveitamento das infra-estruturas existentes e simultaneamente um uso acessível para os veículos eléctricos.

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

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

Soldadura a frio de revestimentos vinílicos para pavimentos

As preocupações ambientais com o aproveitamento ou a reciclagem depois da vida útil de um material, o benefício que a utilização desse material pode trazer ao mundo, a forma como o produto é obtido, são assuntos em geral importantes nos dias que correm. No caso especifico desta tese, o material mais falado será o vinílico, servindo de mote para apresentar uma solução alternativa de soldadura de juntas para pavimentos vinílicos. Preocupações com as exigências e classificações funcionais, bases de assentamento, camadas de regularização/primários e colas serão também destacadas, até porque sem a boa execução/conjugação de todas as partes dificilmente obteríamos um bom pavimento. Cada vez mais, soluções alternativas para situações correntes são procuradas, quer por construtores quer por projectistas, tendo em vista o melhoramento não só dos trabalhos a realizar mas também o aspecto visual dos mesmos quando concluídos. Constitui objectivo essencial da presente tese provar que uma solução praticamente desconhecida no nosso país como é o caso da soldadura a frio, num pavimento vinílico, é tão boa ou melhor que a solução tradicional de soldadura a quente, onde o cordão de soldadura é visível. Países como a França ou a Alemanha, já utilizam há alguns anos esta solução, não só porque permite aos arquitectos projectar chãos em vinílico mais elaborados não sendo visível qualquer tipo de descontinuidade/junta, mas também porque em termos de execução e utilização permite uma maior rapidez.

Sistema de suporte à decisão de anteprojecto de mini-hídrica

O presente documento tem como principal objectivo efectuar uma abordagem aos diversos aspectos que constituem um Sistema de Suporte à Decisão de um Anteprojecto de Centrais Mini-Hídricas. A energia é, nos dias de hoje, um dos temas políticos com mais relevância para a nossa sociedade, muito em particular para os países que não dispõem de recursos energéticos de origem fóssil. O preço do petróleo e seus derivados tem tendência para aumentar, embora possa ter períodos de decréscimo; a escassez associada a estes recursos tenderá a originar uma futura escalada de preços. Com a crescente preocupação com o ambiente, nomeadamente com as emissões de gases poluentes, devido à utilização de combustíveis fósseis para gerar electricidade, é cada vez mais imperioso optar por recursos com menor impacte ambiental e, de preferência, renováveis. A promoção e a utilização de fontes de energia renováveis para a produção energética resultam da necessidade de garantir um desenvolvimento sustentável para a sociedade actual e futura, sendo a energia hídrica uma boa solução alternativa. Após uma análise das questões técnicas e económicas relacionadas com as Centrais Mini-Hídricas, foi utilizada uma aplicação informática, Solver Premium®, que tem como suporte o Excel®, visando a maximização do potencial hidroeléctrico e a respectiva viabilidade económica entre vários cenários colocados para um pequeno aproveitamento hídrico em estudo. Os estudos de viabilidade são uma mais-valia para um agente de decisão; com a informação replicada pela aplicação informática utilizada, é possível obter com rapidez e uma curta margem de erro a decisão do melhor investimento, considerando várias hipóteses no projecto em análise.

Abastecimento de água e saneamento de águas residuais

O presente relatório diz respeito a um estágio de natureza profissional realizado com o objectivo de constituir trabalho final de mestrado do curso de Especialização em Engenharia Civil – Perfil de Hidráulica, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. A proposta de estágio, subordinada ao tema “Abastecimento de Água e Saneamento de Águas Residuais” decorreu numa empresa de Consultores de Engenharia (ENGIDRO, Estudos de Engenharia, Lda.) vocacionada para a realização de estudos e projectos na área da Hidráulica, com particular incidência na Hidráulica Urbana e Saneamento Básico. Num gabinete de engenharia existem em geral vários projectos a decorrer em simultâneo, de diferente natureza e grau de complexidade, que se sucedem ao longo do tempo, entregues a diferentes equipas de trabalho. Sendo um Estágio geralmente proposto com vários meses de antecedência relativamente à sua realização, não é possível conhecer à partida quais as equipas de trabalho, ou projectos, sobre os quais vai recair. No presente caso, no âmbito do tema proposto, e de forma a integrar-me uma empresa em pleno funcionamento, iniciei o estágio com a participação em trabalhos pontuais e complementares aos projectos dos Subsistemas de Abastecimento de Água da Terra Fria Transmontana – Subsistema do Alto Sabor, para as Águas de Trás-os-Montes e Alto Douro, concretamente na elaboração de mapas de medições e orçamentação dos trabalhos projectados. Concluída essa primeira intervenção, desenvolvi os trabalhos de concepção e dimensionamento, a nível de Projecto de Execução, das Redes de Abastecimento de Água e de Drenagem de Águas Residuais do Estaleiro Definitivo da obra do Aproveitamento Hidroeléctrico do Baixo Sabor, trabalhos realizados com o apoio e coordenação do Prof. Eng. Luís Mendes. Por último, integrado numa equipa multidisciplinar constituída por técnicos de várias empresas ligadas em consórcio, e enquadrado pela Eng.ª Paula Almeida, pelo Prof. Eng. Alexandre Borga e pelo Prof. Eng. Luís Mendes, acompanhei os Estudos e Projectos da Frente de Drenagem Cais do Sodré-Alcântara – Interceptor Cais do Sodré – Alcântara II. Com a orientação do Prof. Eng. Luís Mendes, desenvolvi todos estes trabalhos de uma forma proveitosa, sempre com o auxílio de uma equipa formada em Hidráulica em plena actividade. Neste período usei a minha experiência profissional adquirida como Director de Obra na elaboração dos cálculos, elaboração das medições e conferência de desenhos.

Sustentabilidade hídrica de edifícios habitacionais

De acordo com os princípios e diretrizes globais do desenvolvimento sustentável e com vista a melhorar a resiliência dos sistemas de água, torna-se necessária uma mudança substancial nos padrões de produção e consumo da sociedade. Sendo a água um recurso limitado, que é necessário proteger e conservar, o seu uso eficiente é um bem imperativo, que se traduzirá em ganhos ambientais significativos. O impacte sobre este recurso causado pelos edifícios ao longo do seu ciclo de vida, nomeadamente durante a fase de operação, tem como resultado padrões de consumo muito elevados. Diante deste cenário, a introdução de equipamentos economizadores(torneiras, autoclismos, etc...) e a reutilização de águas cinzentas e captação de águas pluviais para usos não potáveis é uma alternativa estratégica, visto que a pressão sobre os recursos de água doce cresce em todo o mundo. Assim, há a necessidade de procurar fontes alternativas de água para reduzir o seu consumo e, consequentemente, o seu custo. Um estudo encomendado pela comissão da União Europeia, estima que a eficiência no uso da água pode ser melhorada em quase 40% só através de melhorias tecnológicas (introdução de equipamentos economizadores), e que com a adição da reutilização da água da chuva e das águas cinzentas este valor poderá subir para o dobro (80%) (Dworak, T. et al., 2007). Existem vários sistemas de certificação voluntária, onde está inserido uma vertente referente aos sistemas hídricos, tais como o BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method), o LEED (Leadership in Energy & Environmental Design), a ANQIP (Associação Nacional para a Qualidade nas Instalações Prediais) e o LiderA, usualmente tidos como referências. Esta dissertação aborda as ações que podem ser praticadas para a diminuição do desperdício e o aumento da eficiência na utilização da água nas edificações, através de uma revisão bibliográfica e análise crítica. Assim, foi possível concluir que a aplicação de medidas sustentáveis relativas à água apresenta benefícios consideráveis, em termos ambientais e também de redução do consumo de água potável. No entanto, para fomentar o uso eficiente da água, a nível nacional, há ainda um longo caminho a percorrer, apesar de algumas iniciativas já estarem em andamento, como o PNUEA (Plano Nacional para o Uso Eficiente da Água).