Hopping conduction and persistent photoconductivity in Cu2ZnSnS4 thin films

The temperature dependence of electrical conductivity and the photoconductivity of polycrystalline Cu2ZnSnS4 were investigated. It was found that at high temperatures the electrical conductivity was dominated by band conduction and nearest-neighbour hopping. However, at lower temperatures, both Mott variable-range hopping (VRH) and Efros–Shklovskii VRH were observed. The analysis of electrical transport showed high doping levels and a large compensation ratio, demonstrating large degree of disorder in Cu2ZnSnS4. Photoconductivity studies showed the presence of a persistent photoconductivity effect with decay time increasing with temperature, due to the presence of random local potential fluctuations in the Cu2ZnSnS4 thin film. These random local potential fluctuations cannot be attributed to grain boundaries but to the large disorder in Cu2ZnSnS4.

Experimental characterization of the out-of-plane performance of regular stone masonry walls, including test setups and axial load influence

Stone masonry is one of the oldest and most worldwide used building techniques. Nevertheless, the structural response of masonry structures is complex and the effective knowledge about their mechanical behaviour is still limited. This fact is particularly notorious when dealing with the description of their out-of-plane behaviour under horizontal loadings, as is the case of the earthquake action. In this context, this paper describes an experimental program, conducted in laboratory environment, aiming at characterizing the out-of-plane behaviour of traditional unreinforced stone masonry walls. In the scope of this campaign, six full-scale sacco stone masonry specimens were fully characterised regarding their most important mechanic, geometric and dynamic features and were tested resorting to two different loading techniques under three distinct vertical pre-compression states; three of the specimens were subjected to an out-of-plane surface load by means of a system of airbags and the remaining were subjected to an out-of-plane horizontal line-load at the top. From the experiments it was possible to observe that both test setups were able to globally mobilize the out-of-plane response of the walls, which presented substantial displacement capacity, with ratios of ultimate displacement to the wall thickness ranging between 26 and 45 %, as well as good energy dissipation capacity. Finally, very interesting results were also obtained from a simple analytical model used herein to compute a set of experimental-based ratios, namely between the maximum stability displacement and the wall thickness for which a mean value of about 60 % was found.

Efectividade do tratamento com terapia manual estudo de caso de lombociatalgia

Introdução: neste estudo foi avaliado um caso de lombociatalgia com hérnia discal lombar através de exame clínico confirmado por ressonância magnética. Foi efectuado um tratamento com terapia manual durante 4 semanas até à abolição dos sintomas e recuperação total da função. Objectivos: realizar um tratamento de terapia manual num paciente com lombociatalgia com hérnia discal lombar num período de 1 mês. Métodos: foi realizado um estudo num paciente de 40 anos do sexo masculino que apresentava um quadro de lombociatalgia com hérnia discal lombar. Para a avaliação foram utilizados testes palpatórios com movimento (teste de Mitchell lombar, teste de Gillet sacroilíaco); observação de assimetrias posturais; teste de mobilidade activa em pé; EVA para avaliação da dor; testes de compressão lombar na posição de sentado; testes de condução neurológica; testes neurodinâmicos. Os testes foram aplicados no início e final das 4 primeiras sessões de tratamento com terapia manual, com intervalo de uma semana e um follow-up realizado uma semana após a 4ª sessão. Resultados: após o tratamento de 4 sessões, verificou-se a ausência de postura antálgica. A dor diminuiu de 5/10 para 0/10 (EVA) nos movimentos de flexão, extensão, rotação esquerda e inclinação esquerda do segmento lombar, em pé, com amplitudes normais de mobilidade. A dor diminuiu 3/10 para 0/10 (EVA) no teste de compressão lombar sentado e de 6/10 para 0/10 (EVA) para o teste de compressão lombar sentado com inclinação esquerda. O teste de Mitchell lombar inicial (FRS L5; NSR lombar) ficou negativo assim como o teste de Gillet sacroilíaco; teste de SLR ; SLR + neck flection ; testes de condução de L5 que se encontrava positivo com hipostesia no dermátomo de L5 e grau 3+ de força nos dorsiflexores à esquerda ficou negativo para a hipostesia e grau 5 de força nos dorsiflexores. Conclusão: neste caso o conjunto de técnicas de terapia manual aplicadas juntamente com exercícios terapêuticos, concelhos posturais e de estilos de vida ajudaram o paciente a recuperar totalmente a função e ver abolida a dor.

A eficácia entre duas intervenções na Síndrome do Canal Cárpico

A Síndrome do Canal Cárpico (SCC) é a neuropatia compressiva mais comum do membro superior, causada pela compressão direta sobre o nervo mediano no interior do canal cárpico.Os resultados deste estudo mostram em cada um dos grupos, após a intervenção, uma melhoria estatisticamente significativa da sintomatologia no G-AFN (p=0,02) e no GTRN/ EAA (p=0,004) e uma melhoria estatisticamente significativa do estado funcional no G-AFN (p=0,022). Verificamos também em cada um dos grupos, após a intervenção, uma melhoria estatisticamente significativa na “Força de preensão” (p=0,005), na “Pinça polegar/dedo indicador” (p=0,021), na “Pinça polegar/dedo médio” (p=0,026) e “Pinça polegar/dedo anular” (p=0,026) no G-AFN, e uma melhoria estatisticamente significativa na “Pinça polegar/indicador” (p=0,016), na “Pinça polegar/dedo médio” (p=0,035), na “Pinça polegar/dedo anular” (p=0,010), na “Pinça trípode” (p=0,005) e na “Pinça lateral” (p=0,051) no G-TRN/EAA. Após a intervenção, não verificamos diferenças estatisticamente significativas nos valores das escalas de gravidade de sintomas (p=0,853) e de estado funcional (p=0,148) entre os grupos, mas diferenças estatisticamente significativas nos valores dos testes neurofisiológicos (p=0,047) e força de preensão da mão (p=0,005). Do estudo, concluímos que a utilização da intervenção articular/fascial/neural (AFN) e a intervenção com tala de repouso noturna e exercícios de auto alongamento (TRN/EAA), beneficia os indivíduos com SCC não severa, como nos casos incipientes, ligeiros ou moderados. Os indivíduos com esta condição clínica apresentam sintomatologia caraterística de dor, parestesia, especialmente noturna e disfunção muscular da mão. Tais manifestações originam perda funcional com implicações nas áreas de desempenho ocupacional, nomeadamente, nas atividades da vida diária, produtivas e de lazer. O tratamento conservador na SCC não severa, como nos casos incipientes, ligeiros e moderados, apesar de controverso, é recomendado. O tema suscita o nosso interesse, razão pela qual nos propomos realizar um estudo experimental em indivíduos com o diagnóstico clínico de SCC não severa e aplicar num grupo a intervenção articular, fascial e neural (AFN) e noutro grupo a intervenção com tala de repouso noturna e exercícios de auto alongamento (TRN/EAA). O estudo tem como principais objetivos, por um lado, verificar o impacto das intervenções em cada um dos grupos e, por outro lado, comparar o seu impacto entre os grupos, no que respeita à gravidade de sintomas, ao estado funcional, à força de preensão da mão e força de pinças finas. Fomos também comparar os resultados dos testes neurofisiológicos (Velocidade de Condução Motora) antes e depois da intervenção AFN e da intervenção com TRN/EAA, e averiguar o seu impacto nos valores da latência motora distal e da velocidade de condução sensitiva, entre os grupos. Identificamos também quais as variáveis sócio demográficas e as que caraterizam a patologia que estão relacionadas com o problema em estudo e com os valores obtidos com as escalas do Boston Carpal Tunnel Questionnaire (BCTQ), no grupo articular, fascial e neural (G-AFN) e no grupo com tala de repouso noturna e exercícios de auto alongamento (G-TRN/EAA). Para a concretização do estudo, recorremos a uma amostra de 23 indivíduos de ambos os sexos do Hospital Curry Cabral, Empresa Pública Empresarial -Centro Hospitalar de Lisboa Central (HCC, EPE -CHLC).

Utilidade dos estudos de condução nervosa e respostas-F do nervo peronial na radiculopatia de L5 e a sua correlação com o grau de gravidade avaliada eletromiograficamente

As radiculopatias lombares referem-se a um processo patológico envolvendo as raízes nervosas espinais, causando sintomas radiculares ao nível dos membros inferiores. As respostas-F são ondas tardias que advêm de descargas recorrentes de neurónios motores despolarizados antidromicamente, que podem ser úteis na avaliação de lesões radiculares. Com o objetivo de avaliar a utilidade dos estudos de condução nervosa e respostas- F do nervo peronial no diagnóstico de radiculopatia de L5 e a sua correlação com o seu grau de gravidade, foram estudados 47 sujeitos que padeciam de radiculopatia de L5 e foram comparados com um grupo de controlo, constituído por 28 sujeitos saudáveis. Foram estudadas as amplitudes do PAMC do nervo peronial profundo, do PANS do peronial superficial, bem como as latências mínima, média e máxima, cronodispersão e persistência das Respostas-F. Foi realizada ainda uma avaliação eletromiográfica, com o intuito de classificar o acometimento da raiz em termos de gravidade. Registaram-se diferenças significativas entre os dois grupos na amplitude do PAMC do peronial profundo (p<0,0001), na F-mínima, F-média, F-máxima e cronodispersão (p<0,0001), e ainda na persistência (p 0,014). Todos estes parâmetros também se correlacionaram significativamente com o grau de gravidade da radiculopatia, sendo as latências das ondas-F e a cronodispersão progressivamente maiores nos sujeitos com um grau de afeção mais grave, e a persistência e a amplitude dos estudos de condução motora mais baixas. O fator que se evidenciou mais sensível no diagnóstico desta patologia foi a latência-máxima das ondas-F, 31,25%, e o menos sensível a persistência, apenas alterada em 9,34% dos indivíduos. Tendo em consideração todos os parâmetros avaliados nas respostas-F atingiu-se uma sensibilidade global desta técnica de 42,19%. Com esta investigação concluímos que os estudos de condução nervosa e as respostas-F poderão ser úteis como complemento na avaliação das radiculopatias lombares, apresentando uma sensibilidade considerável para esta patologia. Não se deve limitar o estudo desta técnica à avaliação das latências mínima das ondas-F, mas incluir sempre todos os outros parâmetros, aumentando assim a sua sensibilidade. Estas técnicas deverão ser incluídas no estudo das radiculopatias de L5.

Numerical prediction of delamination onset in carbon/epoxy composites drilling

Despite the fact that their physical properties make them an attractive family of materials, composites machining can cause several damage modes such as delamination, fibre pull-out, thermal degradation, and others. Minimization of axial thrust force during drilling reduces the probability of delamination onset, as it has been demonstrated by analytical models based on linear elastic fracture mechanics (LEFM). A finite element model considering solid elements of the ABAQUS® software library and interface elements including a cohesive damage model was developed in order to simulate thrust forces and delamination onset during drilling. Thrust force results for delamination onset are compared with existing analytical models.

Peers' evaluation of a reconfigurable IEEE1451.0-compliant and FPGA-based weblab

It is already more than 10 years that weblabs are seen as important resources to provide the experimental work required in engineering education. Several weblabs have been applied in engineering courses, but there are still unsolved problems related to the development of their infrastructures. For solving some of those problems, it was implemented a weblab with a reconfigurable infrastructure compliant with the IEEE1451.0 Std. and supported by Field Programmable Gate Array (FPGA) technology. This paper presents the referred weblab, and provides and analyses a set of researchers' opinions about the implemented infrastructure, and the adopted methodology for the conduction of real experiments.

Electrical skin phenomena: a fractional calculus analysis

The internal impedance of a wire is the function of the frequency. In a conductor, where the conductivity is sufficiently high, the displacement current density can be neglected. In this case, the conduction current density is given by the product of the electric field and the conductance. One of the aspects of the high-frequency effects is the skin effect (SE). The fundamental problem with SE is it attenuates the higher frequency components of a signal.

Construção de um variador de frequência

A dificuldade de controlo de um motor de indução, bem como o armazenamento de energia CC e posterior utilização como energia alternada promoveram o desenvolvimento de variadores de frequência e inversores. Assim, como projeto de tese de mestrado em Automação e Sistemas surge o desenvolvimento de um variador de frequência. Para elaboração do variador de frequência efetuou-se um estudo sobre as técnicas de modulação utilizadas nos inversores. A técnica escolhida e utilizada é a Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM). Esta técnica baseia-se na modelação por largura de impulso (PWM), o qual é formado por comparação de um sinal de referência com um sinal de portadora de elevada frequência. Por sua vez, a topologia escolhida para o inversor corresponde a um Voltage Source Inverter (VSI) de ponte trifásica completa a três terminais. O desenvolvimento da técnica de modulação SPWM levou ao desenvolvimento de um modelo de simulação em SIMULINK, o qual permitiu retirar conclusões sobre os resultados obtidos. Na fase de implementação, foram desenvolvidas placas para o funcionamento do variador de frequência. Assim, numa fase inicial foi desenvolvida a placa de controlo, a qual contém a unidade de processamento e que é responsável pela atuação de Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs). Para além disso, foi desenvolvida uma placa para proteção dos IGBTs (evitando condução simultânea no mesmo terminal) e uma placa de fontes isoladas para alimentação dos circuitos e para atuação dos IGBTs. Ainda, foi desenvolvida a técnica de SPWM em software para a unidade de controlo e finalmente foi desenvolvida uma interface gráfica para interação com o utilizador. A validação do projeto foi conseguida através da variação da velocidade do motor de indução trifásico. Para isso, este foi colocado a funcionar a diversas frequências de funcionamento e a diferentes amplitudes. Para além disso, o seu funcionamento foi também validado utilizando uma carga trifásica equilibrada de 3 lâmpadas de forma a ser visualizada a variação de frequência e variação de amplitude.

Transferência de massa através de arrastamento por ar: resultados de simulação laboratorial e numérica

O tolueno tem uma vasta aplicação industrial e apresenta alguns riscos para a saúde humana. Legislação comunitária, recentemente publicada, exige que se cumpra a médio prazo padrões mínimos de qualidade apontando como limite máximo de concentração de tolueno na água destinada a consumo humano o valor de 1 ppm. O processo de arrastamento por ar em colunas com enchimento desordenado é uma das técnicas de remoção disponíveis, embora ainda pouco implementada no nosso país. Neste trabalho simulou-se, laboratorial e numericamente, a remoção do tolueno da água através desta tecnologia sob condições operatórias pré-estabelecidas. A simulação à escala laboratorial foi executada numa instalação piloto constituída por uma coluna de vidro acrílico com 0.137metros de diâmetro interno preenchida desordenadamente com anéis Raflux de polietileno com 15milímetros de calibre numa altura de 1.10 metros. A experimentação efectuada abrangeu ensaios realizados quer em regime permanente quer em regime transitório. As simulações numéricas do comportamento de uma coluna com idênticas características, em estado estacionário e em estado transiente, foram efectuadas com “software” específico concebido para MatLab. Este software permite a descrição do regime hidrodinâmico e da transferência de massa deste processo de acordo com os modelos de Robbins [Robbins, 1991] e Onda [Onda, 1968], respectivamente, inseridos num modelo global fenomenológico traduzido num sistema de equações às derivadas parciais de 1ª ordem, do tipo hiperbólico, com uma variável espacial axial e uma variável temporal. A resolução deste modelo é efectuada através de algoritmos e estratégias específicas nomeadamente a implementação numérica dos métodos explícito de Euler para resolução do sistema de ED0s que traduz o estado estacionário primitivo e de diferenças finitas com esquema explícito associado a manipulação de matrizes esparsas para resolução do sistema de EDPs que traduz o estado dinâmico. A concordância entre os resultados obtidos na teoria e na prática, pese embora as dificuldades encontradas no controlo analítico das amostras, permite concluir que o modelo proposto possui um rigor fenomenológico suficiente e que o modelo numérico associado possibilita um elevado grau de exactidão e de fiabilidade. A aplicação desenvolvida pode constituir uma importante ferramenta de apoio à análise dinâmica desta operação unitária à escala industrial, reduzindo o esforço experimental e os respectivos custos associados. Constitui igualmente a base para uma implementação de um potencial sistema de controlo por actuação antecipada com base num modelo que reveste a forma de um sistema de parâmetros distribuídos.

Estudo do comportamento térmico de uma caldeira com ante-fornalha alimentada a biomassa florestal

As caldeiras são equipamentos de extrema importância na maioria das indústrias portuguesas. É prática frequente os projectos de caldeiras possuírem apenas cálculos de materiais ou estruturais, nunca abordando as questões térmicas das mesmas. Neste contexto surge o presente trabalho que teve como principal objectivo estudar e modelar o comportamento térmico de uma caldeira alimentada a biomassa florestal. A caldeira em estudo é uma caldeira tubos de fumo com ante-fornalha, alimentada a biomassa e com pressão de funcionamento de 10 bar. A primeira parte do trabalho consistiu no levantamento de toda a informação relativa aos aspectos construtivos da caldeira e as condições de operação da mesma, através da consulta do seu projecto. O estudo do comportamento térmico da caldeira foi dividido em 2 partes: a modelação do comportamento térmico na ante-fornalha seguido da modelação do comportamento térmico do feixe tubular. Na ante fornalha admitiu-se que o calor seria transferido do gás para as paredes da mesma por convecção e por radiação, tendo-se utilizado o Método de Hottel para modelar a transferência de calor por radiação. No feixe tubular a transferência de calor por radiação foi desprezada, tendo-se considerado apenas transferência de calor por condução e convecção entre os gases quentes e a água. Os resultados obtidos mostram que, na ante-fornalha, o peso da potência transferida por radiação (96%) é muito superior à potência transferida por convecção (4%), tendo-se obtido os valores de 384,8 kW e de 16,0 kW para a potência térmica transferida por radiação e por convecção, respectivamente. O valor obtido para a temperatura dos gases na ante-fornalha foi de 1085 K. No feixe tubular a potência térmica transferida por convecção foi de 2559 kW tendo-se obtido o valor de 240ºC para a temperatura de exaustão dos gases pela chaminé. As perdas para o exterior foram estimadas em 1,5 %. O balanço global de energia à caldeira indicou um peso para a potência transferida por convecção de 86,3% e para a potência transferida por radiação de 13,6%. O rendimento da caldeira foi calculado pelo método das perdas tendo-se obtido o valor de 39%.

Análise do desempenho acústico de elementos construtivos na reabilitação de edifícios

Ao longo desta dissertação é apresentada a legislação em vigor em Portugal relacionada com a acústica de edifícios, bem como as normas europeias existentes. Como caso de estudo optou-se por analisar um edifício recuperado no âmbito do programa de reabilitação urbana do Porto, incidindo o estudo experimental na realização de ensaios acústicos, avaliando e validando através dos mesmos as soluções construtivas preconizadas no projeto de execução do edifício. Assim, para cada uma das soluções construtivas, realizaram-se estimativas de acordo com diferentes métodos preconizados nas normas e na bibliografia da especialidade. Efetuou-se também a avaliação acústica do edifício através do método prescrito pelo Laboratório de Engenharia Civil (LNEC), a qual reverteu numa classificação de acordo com os parâmetros considerados, a qual é apresentada no presente trabalho.

Electrical Skin Phenomena: A Fractional Calculus Analysis

The internal impedance of a wire is the function of the frequency. In a conductor, where the conductivity is sufficiently high, the displacement current density can be neglected. In this case, the conduction current density is given by the product of the electric field and the conductance. One of the aspects the high-frequency effects is the skin effect (SE). The fundamental problem with SE is it attenuates the higher frequency components of a signal. The SE was first verified by Kelvin in 1887. Since then many researchers developed work on the subject and presently a comprehensive physical model, based on the Maxwell equations, is well established. The Maxwell formalism plays a fundamental role in the electromagnetic theory. These equations lead to the derivation of mathematical descriptions useful in many applications in physics and engineering. Maxwell is generally regarded as the 19th century scientist who had the greatest influence on 20th century physics, making contributions to the fundamental models of nature. The Maxwell equations involve only the integer-order calculus and, therefore, it is natural that the resulting classical models adopted in electrical engineering reflect this perspective. Recently, a closer look of some phenomas present in electrical systems and the motivation towards the development of precise models, seem to point out the requirement for a fractional calculus approach. Bearing these ideas in mind, in this study we address the SE and we re-evaluate the results demonstrating its fractional-order nature.

Energy Harvesting for Autonomous Underwater Vehicles

In this study, energy production for autonomous underwater vehicles is investigated. This project is part of a bigger project called TURTLE. The autonomous vehicles perform oceanic researches at seabed for which they are intended to be kept operational underwater for several months. In order to ful l a long-term underwater condition, powerful batteries are combined with \micro- scale" energy production on the spot. This work tends to develop a system that generates power up to a maximum of 30 W. Latter energy harvesting structure consists basically of a turbine combined with a generator and low-power electronics to adjust the achieved voltage to a required battery charger voltage. Every component is examined separately hence an optimum can be de ned for all, and subsequently also an overall optimum. Di erent design parameters as e.g. number of blades, solidity ratio and cross-section area are compared for di erent turbines, in order to see what is the most feasible type. Further, a generator is chosen by studying how ux distributions might be adjusted to low velocities, and how cogging torque can be excluded by adapted designs. Low-power electronics are con gured in order to convert and stabilize heavily varying three-phase voltages to a constant, recti ed voltage which is usable for battery storage. Clearly, di erent component parameters as maximum power and torque are matched here to increase the overall power generation. Furthermore an overall maximum power is set up for achieving a maximum power ow at load side. Due to among others typical low velocities of about 0.1 to 0.5 m/s, and constructing limits of the prototype, the vast range of components is restricted to only a few that could be used. Hence, a helical turbine is combined in a direct drive mode to a coreless-stator axial- ux permanent-magnet generator, from which the output voltage is adjusted subsequently by a recti er, impedance matching unit, upconverter circuit and an overall control unit to regulate di erent component parameters. All these electronics are combined in a closed-loop design to involve positive feedback signals. Furthermore a theoretical con guration for the TURTLE vehicle is described in this work and a solution is proposed that might be implemented, for which several design tests are performable in a future study.

Otimização de um processo produtivo e formulação de um novo produto utilizando ferramentas estatísticas

Na tentativa de se otimizar o processo de fabrico associado a uma tinta base aquosa (TBA), para minimizar os desvios de viscosidade final verificados, e de desenvolver um novo adjuvante plastificante para betão, recorreu-se a métodos e ferramentas estatísticas para a concretização do projeto. Relativamente à TBA, procedeu-se numa primeira fase a um acompanhamento do processo de fabrico, a fim de se obter todos os dados mais relevantes que poderiam influenciar a viscosidade final da tinta. Através de uma análise de capacidade ao parâmetro viscosidade, verificou-se que esta não estava sempre dentro das especificações do cliente, sendo o cpk do processo inferior a 1. O acompanhamento do processo resultou na escolha de 4 fatores, que culminou na realização de um plano fatorial 24. Após a realização dos ensaios, efetuou-se uma análise de regressão a um modelo de primeira ordem, não tendo sido esta significativa, o que implicou a realização de mais 8 ensaios nos pontos axiais. Com arealização de uma regressão passo-a-passo, obteve-se uma aproximação viável a um modelo de segunda ordem, que culminou na obtenção dos melhores níveis para os 4 fatores que garantem que a resposta viscosidade se situa no ponto médio do intervalo de especificação (1400 mPa.s). Quanto ao adjuvante para betão, o objetivo é o uso de polímeros SIKA ao invés da matériaprima comum neste tipo de produtos, tendo em conta o custo final da formulação. Escolheram-se 3 fatores importantes na formulação do produto (mistura de polímeros, mistura de hidrocarbonetos e % de sólidos), que resultou numa matriz fatorial 23. Os ensaios foram realizados em triplicado, em pasta de cimento, um para cada tipo de cimento mais utilizado em Portugal. Ao efetuar-se a análise estatística de dados obtiveram-se modelos de primeira ordem para cada tipo de cimento. O processo de otimização consistiu em otimizar uma função custo associada à formulação, garantindo sempre uma resposta superior à observada pelo produto considerado padrão. Os resultados foram animadores uma vez que se obteve para os 3 tipos de cimentocustos abaixo do requerido e espalhamento acima do observado pelo padrão.