66 resultados para Fendilhação térmica
em Instituto Politécnico do Porto, Portugal
Resumo:
Mestrado em Engenharia Qumica
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Mestrado em Engenharia Qumica
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As fachadas so um elemento da envolvente que faz a interface entre o ambiente exterior e o interior. Do conjunto das suas caractersticas mais relevantes, existe uma, cuja importncia tem vindo a aumentar devido conjuntura ambiental e econmica atual: o desempenho energtico. Assim, importante analisar as caractersticas do comportamento trmico dos elementos da fachada, com base na respetiva regulamentao em vigor (REH D.L. n. 118/2013 de 20 de Agosto) e analisar o contributo da sua eventual reabilitao para uma melhor qualidade térmica da fachada e por consequente uma melhor qualidade de conforto dos utentes do edificio, no desprezando o aspeto arquitetnico do mesmo. Esta monografia baseia-se na anlise de casos prticos de diferentes solues construtivas e avaliao das vantagens e desvantagens dos sistemas propostos, conferindo a possibilidade de optar pelo sistema mais eficaz de acordo com as necessidades exigidas. Assim, e com base no principal objetivo, que o de melhorar o desempenho trmico das fachadas recorrendo reabilitao, o enfoque sobre a reduo do consumo energtico dos edificios, nomeadamente atravs do contributo trmico dos elementos das fachadas para a reduo das necessidades energticas por climatizao.
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A tese de mestrado teve como objetivo o estudo e anlise do funcionamento das centrais de cogerao e térmica da fbrica da Unicer em Lea do Balio, com o intuito de melhorar a sua eficincia, propondo alteraes processuais. O trabalho realizado consistiu no reconhecimento das instalaes, seguido da formulao e resoluo dos balanos de energia globais. Com o acompanhamento dirio do funcionamento foi possvel propor melhorias sem custos que se revelaram muito benficas, registando-se um aumento nas recuperaes térmicas e por consequncia no Rendimento Eltrico Equivalente (R.E.E.), na eficincia da instalao da cogerao e da central térmica. Na cogerao registou-se um aumento de 36,2% na potncia recuperada em gua quente, aproximadamente 600 kW, sendo j superior prevista pelo projeto. Na caldeira recuperativa registou-se um ligeiro aumento de 4,0% na potncia recuperada. Deste modo o rendimento trmico da central aumentou 6,4%, atingindo os 40,8% e superando os 40,4% projetados. O rendimento global final foi de 83,1% o que representa um aumento de 6,3%. O R.E.E. em Maio de 2014 foi de 76,3%, superior ao valor em Junho de 2013 em 8,7%. Tendo como referncia o valor alvo de 70,5% para o R.E.E. apontado no incio do estgio, nos ltimos 8 meses o seu valor tem sido sempre superior e em crescimento. Existe ainda a possibilidade de aproveitar a energia térmica de baixa temperatura que est a ser dissipada numa torre de arrefecimento, no mnimo 40 kW, num investimento com um perodo de retorno de investimento mximo de 8,1 meses. Na central térmica registou-se um aumento do rendimento para a mesma quantidade de energia produzida na central, pois esta a principal varivel do processo. Em 2014 a produo de energia apresentou um valor inferior a 2013, 6,9%, e a eficincia registou um acrscimo de 2,0%. A incorporao de biogs na alimentao de combustvel caldeira bifuel no pareceu comprometer significativamente a eficincia da central térmica, pelo que a sua utilizao benfica. Com o aumento das recuperaes térmicas na central de cogerao foram estimadas poupanas de gs natural equivalentes a 3,3 GWh, o que significa 120.680 economizados nos ltimos 11 meses do trabalho. esperado uma poupana de 18.000 mensais com a melhoria do funcionamento obtida nas duas centrais.
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Neste trabalho estudou-se a nova regulamentao de térmica em edifcios, Decreto-Lei n 118/2013, dando particular nfase ao Regulamento de Desempenho Energtico dos Edifcios de Habitao, REH. Para o efeito, aplicou-se a metodologia definida nesta legislao a um edifcio de habitao unifamiliar e compararam-se os resultados obtidos com os resultados da ferramenta de clculo automtico elaborada pelo ITEcons. Fizeram-se ainda vrias simulaes para as diferentes zonas climticas possveis e comparou-se tambm com o mesmo edifcio mas admitindo que todas as solues construtivas so as de referncia.
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Mestrado em Engenharia Qumica
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Mestrado em Engenharia Qumica
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A Indstria Txtil do Ave S.A. (ITA) dedica-se, desde 1948, produo de componentes txteis para pneus em forma de fio torcido (corda) e tela. Estes componentes so quimicamente activados e impregnados em estufas, possibilitando assim a posterior adeso ao pneu. A mquina de impregnar corda Single End composta pelos grupos de estiragem, por um recipiente contendo a soluo qumica e por 4 estufas em srie. A mquina de impregnar tela Zell composta pelos grupos de estiragem, pelos acumuladores de sada e entrada, pelos recipientes com as solues qumicas e por um grupo de 7 estufas em srie. O aquecimento das estufas feito atravs da queima de gs natural. O presente trabalho teve como objectivo a realizao de uma auditoria energtica ITA com um especial destaque s mquinas de impregnar corda (Single End) e tela (Zell). As correntes de entrada que contribuem para a potncia térmica de impregnao so a combusto do gs natural, o ar de combusto, o ar fresco, o artigo em verde e as solues qumicas. As correntes de sada correspondem aos gases de combusto e exausto, ao artigo impregnado e s perdas térmicas. A auditoria mquina Single End mostrou que a potncia térmica de impregnao de 413,1 kW. Dessa potncia térmica, 77,2% correspondem combusto do gs natural, 6,7% ao ar de combusto, 15% ao ar fresco, 0,7% s cordas em verde e 0,4% soluo qumica. Da potncia térmica de sada, 88,4% correspondem aos gases de combusto e exausto, 3,2% s cordas impregnadas e 8,4% s perdas térmicas. Da auditoria mquina Zell observou-se que a potncia térmica de impregnao de 5630,7 kW. Dessa potncia, 73,3% corresponde combusto do gs natural, 1,6% ao ar de combusto, 24,5% ao ar fresco, 0,3% tela em verde e 0,3% s solues qumicas. Da potncia térmica de sada, 65,2% correspondem aos gases de combusto e exausto, 3,1% tela impregnada e 31,7% s perdas térmicas. Foram sugeridas como medidas de optimizao a reduo dos caudais de exausto das estufas e o aumento de temperatura do ar fresco. O aumento da temperatura do ar fresco da mquina de impregnar Single End para 50 C, usando ar quente dos torcedores, leva a uma poupana de 0,22 /h, com um perodo de retorno do investimento de 13 anos e 4 meses enquanto o aumento para 120 C, usando o calor dos gases de combusto e exausto, reduz os custos em 0,88 /h, sendo o perodo de retorno para esse investimento de 2 anos e 6 meses. Na mquina de impregnar Zell, uma reduo de 15% no caudal de exausto numa das estufas leva a ganhos de 3,43 /h. O aumento de temperatura do ar fresco para 45 C, usando o calor de gases de combusto e exausto, leva a uma poupana de 9,93 /h sendo o perodo de retorno para cada uma das duas sugestes de investimento de 5 meses e 9 meses.
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O presente trabalho tem como principal objectivo o estudo da possibilidade de recuperao de calor de um efluente proveniente do tratamento primrio da fbrica do grupo Portucel Soporcel (fbrica produtora de pasta de papel), para o aquecimento da corrente de lamas do digestor anaerbio da SimRia S.A. ETAR Norte, (ambas localizadas em Cacia, distrito de Aveiro). A soluo consiste na implementao de um sistema de permuta térmica entre estas duas correntes, constitudo fundamentalmente por dois permutadores de placas em espiral, montados em paralelo que operam em contra-corrente. Segundo este novo sistema de aquecimento, as lamas abandonam o digestor anaerbio da mesma ETAR a um caudal de 110 m3/h, que se dividir em duas linhas, sendo admitidas em cada permutador a 55 m3/h e a uma temperatura de 32 C regressando ao digestor a uma temperatura de 37 C (temperatura ptima a que ocorre a digesto anaerbia das lamas). O efluente disponvel, abandona o tratamento primrio da Portucel, a 45 C e encaminhado at aos permutadores da SimRia S.A., onde vai trocar calor com as lamas e regressa Portucel a 40C, sendo admitido nas torres de arrefecimento da fbrica de papel. A nova instalao proposta pretende substituir a actual existente na ETAR em causa, em que a corrente de gua que aquece as lamas, circula num circuito fechado entre um nico permutador e uma caldeira, alimentada com o biogs que se produz no digestor anaerbio, e que responsvel pelo controlo da temperatura da corrente de gua. Pretende-se que a implementao deste novo mtodo de aquecimento de lamas seja uma alternativa econmica relativamente ao actual sistema, uma vez que vai substituir a corrente de biogs alimentada caldeira podendo este recurso ser transformado em energia elctrica e posteriormente comercializada. A anlise financeira realizada ao projecto demonstrou que o projecto rentvel, uma vez que, a diferena entre todos ganhos e custos ao fim dos 10 anos de vida til estimados de cerca de 150 000,0 . O perodo de retorno do investimento alcanado no final dos primeiros 6 anos e a taxa interna de rentabilidade obtida foi de 36 %. Posteriormente incluiu-se neste estudo a possibilidade de tratamento das lamas geradas na fbrica da Portucel na ETAR da SimRia recorrendo a um terceiro digestor. Conclui-se que se trata duma opo vantajosa, uma vez que permite obter um caudal de biogs 44 m3/h, que convertido em potncia permite obter 150 kW que poder ser aproveitado para produo de energia ou comercializado gerando uma receita adicional de 130 000,0 /ano para as entidades envolvidas.
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Este trabalho surgiu no mbito da Tese de Mestrado em Engenharia Qumica - Ramo Optimizao Energtica na Indstria Qumica, aliando a necessidade da Empresa Monteiro Ribas Indstrias, S.A. em resolver alguns problemas relacionados com as estufas da unidade J da fbrica de revestimentos. Outro dos objectivos era propor melhorias de eficincia energtica neste sector da empresa. Para tal, foi necessrio fazer um levantamento energtico de toda a unidade, o que permitiu verificar que as estufas de secagem (Recobrimento 1 e 2) seriam o principal objecto de estudo. O levantamento energtico da empresa permitiu conhecer o seu consumo anual de energia de 697,9 tep, o que a classifica, segundo o Decreto-lei n 71 de 15 de Abril de 2008, como Consumidora Intensiva de Energia (CIE). Alm disso, as situaes que devem ser alvo de melhoria so: a rede de termofluido, que apresenta vlvulas sem isolamento, o sistema de iluminao, que no o mais eficiente e a rede de distribuio de ar comprimido, que no tem a estrutura mais adequada. Desta forma sugere-se que a rede de distribuio de termofluido passe a ter vlvulas isoladas com l de rocha, o investimento total de 2.481,56 , mas a poupana pode ser de 21.145,14 /ano, com o perodo de retorno de 0,12 anos. No sistema de iluminao prope-se a substituio dos balastros normais por electrnicos, o investimento total de 13.873,74 , mas a poupana de 2.620,26 /ano, com perodo de retorno de 5 anos. No processo de secagem das linhas de recobrimento mediram-se temperaturas de todos os seus componentes, velocidades de ar o que permitiu conhecer a distribuio do calor fornecido pelo termofluido. No Recobrimento 1, o ar recebe entre 39 a 51% do calor total, a tela recebe cerca de 25% e na terceira estufa este apenas de 6%. Nesta linha as perdas de calor por radiao oscilam entre 6 e 11% enquanto as perdas por conveco representam cerca de 17 a 44%. Como o calor que a tela recebe muito inferior ao calor recebido pelo ar no Recobrimento 1, prope-se uma reduo do caudal de ar que entra na estufa, o que conduzir certamente poupana de energia térmica. No Recobrimento 2 o calor fornecido ao ar representa cerca de 51 a 77% do calor total e o cedido tela oscila entre 2 e 3%. As perdas de calor por conveco oscilam entre 12 e 26%, enquanto que as perdas por radiao tm valores entre 4 e 8%. No que diz respeito ao calor necessrio para evaporar os solventes este oscila entre os 4 e 13%. Os balanos de massa e energia realizados ao processo de secagem permitiram ainda determinar o rendimento das 3 estufas do Recobrimento 1, com 36, 47 e 24% paras as estufa 1, 2 e 3, respectivamente. No Recobrimento 2 os valores de rendimento foram superiores, tendo-se obtido valores prximos dos 41, 81 e 88%, para as estufas 1, 2 e 3, respectivamente. Face aos resultados obtidos propem-se a reengenharia do processo introduzindo permutadores compactos para aquecer o ar antes de este entrar nas estufas. O estudo desta alterao foi apenas realizado para a estufa 1 do Recobrimento 1, tendo-se obtido uma rea de transferncia de calor de 6,80 m2, um investimento associado de 8.867,81 . e uma poupana de 708,88 /ano, com um perodo de retorno do investimento de 13 anos. Outra sugesto consiste na recirculao de parte do ar de sada (5%), que conduz poupana de 158,02 /ano. Estes valores, pouco significativos, no estimulam a adopo das referidas sugestes.
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O meio ambiente uma grande preocupao mundial existindo cada vez mais imposies legais no sentido de o proteger. Torna-se assim necessrio que as indstrias adoptem e desenvolvam processos alternativos mais limpos. A indstria de curtumes transforma a pele animal em couro, material resistente putrefaco e com estabilidade térmica suficiente para ser manufacturado nas indstrias do calado, estofos, vesturio e marroquinaria. A transformao referida efectuada atravs duma srie de processos entre os quais o caleiro, processo que visa depilar a pele e promover o relaxamento da estrutura fibrilar, tem um papel importante. O processo de caleiro produz um efluente bastante poluente. Tendo em conta esse facto, este trabalho teve como objectivo desenvolver processos de depilao de pele caprina sem destruio do plo, com vista reduo da quantidade de sulfureto e sulfidrato de sdio utilizada e da carga poluente do efluente. Alm disso, o processo permite a recuperao do plo e este pode ser reaproveitado como fertilizante orgnico, hidrolisado de queratina, compostagem, etc. Todo o trabalho foi realizado tomando por base um processo de caleiro padro utilizado industrialmente, alterando-o de forma a obter um processo de caleiro ptimo de depilao sem destruio do plo com e sem utilizao de enzimas. Numa primeira fase, desenvolveu-se um processo de depilao sem destruio do plo normalmente utilizado para a pele de bovino que foi adaptado com resultados positivos, designado de processo sem enzimas. Numa segunda fase, desenvolveu-se um processo enzimtico em que se utilizou uma protease (Erhavit DMC), uma lipase (Defat 50) e uma amilase (Mayzme SD-L); este processo deu bons resultados tal como o anterior. A reduo da quantidade de sulfureto de sdio foi de 33% e 53% para o processo sem enzimas e processo com enzimas, respectivamente, em relao ao processo padro. O efeito dos processos na carga poluente, escala piloto, comprova uma reduo de 37% nos SST, 37% nos SDT, 60% na CQO, 9% no S2- e 73% no Azoto para o processo sem enzimas e uma reduo de 93% nos SST, 63% nos SDT, 69% na CQO, 69% no S2- e 83% no Azoto para o processo com enzimas, quando comparados com o processo padro. . Uma anlise de custos, com incidncia apenas nos agentes qumicos utilizados, permitiu concluir a existncia de uma reduo de custos anuais de 30% para o processo com enzimas e de 13% para o processo sem enzimas, quando comparados com o processo padro. Como concluso, os processos desenvolvidos apresentam um grande potencial para serem explorados industrialmente.
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Na indstria cermica o consumo de energia elevado, fazendo com que este custo represente uma parte significativa dos custos totais de produo das peas. De forma a diminuir esta dependncia, a energia deve ser gerida de forma contnua e eficazmente. O presente trabalho consistiu na anlise da situao energtica e na elaborao de propostas de optimizao da etapa de conformao que ocorre na Olaria nmero quatro da Fbrica Cermica de Valadares, S.A. Determinou-se o rendimento efectivo da Olaria, tendo-se obtido um valor de 24,7%. As perdas térmicas ocorrem na Olaria, a nvel da envolvente, da ventilao, da exausto de gases e da inrcia térmica, representando, respectivamente, 18122 MJ, 50222 MJ, 39228 MJ e 4338 MJ por semana de trabalho. Numa ltima fase sugeriram-se algumas medidas de optimizao energtica. A primeira medida visa uma melhoria na manuteno dos geradores, um aumento na gama de temperaturas de funcionamento dos geradores e uma minimizao dos tempos de abertura dos portes. Na segunda medida prope-se a diminuio da percentagem de excesso de ar para 10%, equivalendo a uma poupana de 8839 /ano. Na terceira medida avaliou-se a possibilidade da aplicao de um permutador de calor de modo a aproveitar os gases de combusto. Esta permitiria uma poupana de 119 /ano, no entanto, devido ao elevado tempo de retorno do investimento (12,6 anos) considerou-se que esta medida no era vivel. A quarta proposta relaciona-se com a optimizao da ventilao da Olaria por aumento do ciclo de renovao de ar para 5 h, promovendo uma poupana de 8583 anuais. Como ltima sugesto de optimizao, aconselhou-se a diminuio do volume da olaria em 6935 m3. Com esta proposta possvel obter uma poupana de 4993 /ano. Esta medida envolve um investimento de 12000 , sendo o tempo de retorno do investimento de 2,4 anos. Das cinco propostas estudadas concluiu-se que quatro so viveis permitindo uma melhoria do funcionamento da Olaria e uma poupana significativa na factura energtica.
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Este trabalho surgiu do mbito da Tese de Dissertao do Mestrado em Energias Sustentveis do Instituto Superior de Engenharia do Porto, tendo o acompanhamento dos orientadores da empresa Laboratrio Ecotermolab do Instituto de Soldadura e Qualidade e do Instituto Superior de Engenharia do Porto, de forma a garantir a linha traada indo de acordo aos objectivos propostos. A presente tese abordou o estudo do impacto da influncia do ar novo na climatizao de edifcios, tendo como base de apoio anlise a simulao dinmica do edifcio em condies reais num programa adequado, acreditado pela norma ASHRAE 140-2004. Este trabalho pretendeu evidenciar qual o impacto da influncia do ar novo na climatizao de um edifcio com a conjugao de vrios factores, tais como, ocupao, actividades e padres de utilizao (horrios), iluminao e equipamentos, estudando ainda a possibilidade do sistema funcionar em regime de Free-Cooling. O princpio partiu fundamentalmente por determinar at que ponto se pode climatizar recorrendo nico e exclusivamente introduo de ar novo em regime de Free-Cooling, atravs de um sistema tudo-ar de Volume de Ar Varivel - VAV, sem o apoio de qualquer outro sistema de climatizao auxiliar localizado no espao, respeitando os caudais mnimos impostos pelo RSECE (Decreto-Lei 79/2006). Numa primeira fase foram identificados todos os dados relativos determinao das cargas térmicas do edifcio, tendo em conta todos os factores e contributos alusivos ao valor da carga térmica, tais como a transmisso de calor e seus constituintes, a iluminao, a ventilao, o uso de equipamentos e os nveis de ocupao. Consequentemente foram elaboradas diversas simulaes dinmicas com o recurso ao programa EnergyPlus integrado no DesignBuilder, conjugando variveis desde as envolventes prpria arquitectura, perfis de utilizao ocupacional, equipamentos e taxas de renovao de ar nos diferentes espaos do edifcio em estudo. Obtiveram-se vrios modelos de forma a promover um estudo comparativo e aprofundado que permitisse determinar o impacto do ar novo na climatizao do edifcio, perspectivando a capacidade funcional do sistema funcionar em regime de Free-Cooling. Deste modo, a anlise e comparao dos dados obtidos permitiram chegar s seguintes concluses: Tendo em considerao que para necessidades de arrefecimento bastante elevadas, o Free-Cooling diurno revelou-se pouco eficaz ou quase nulo, para o tipo de clima verificado em Portugal, pois o diferencial de temperatura existente entre o exterior e o interior no suficiente de modo a tornar possvel a remoo das cargas de forma a baixar a temperatura interior para o intervalo de conforto. Em relao ao Free-Cooling em horrio nocturno ou ps-laboral, este revelou-se bem mais eficiente. Obtiveram-se prestaes muito interessantes sobretudo durante as estaes de aquecimento e meia-estao, tendo em considerao o facto de existir necessidades de arrefecimento mesmo durante a estao de aquecimento. Referente ventilao nocturna, isto , em perodos de madrugada e fecho do edifcio, concluiu-se que tal contribui para um abaixamento do calor acumulado durante o dia nos materiais construtivos do edifcio e que libertado ou restitudo posteriormente para os espaos em perodos mais tardios. De entre as seguintes variveis, aumento de caudal de ar novo insuflado e o diferencial de temperatura existente entre o ar exterior e interior, ficou demonstrado que este ltimo teria maior peso contributivo na remoo do calor. Por fim, ponto assente que de um modo geral, um sistema de climatizao ser sempre indispensvel devido a cargas internas elevadas, requisitos interiores de temperatura e humidade, sendo no entanto aconselhado o Free- Cooling como um opo vivel a incorporar na soluo de climatizao, de forma a promover o arrefecimento natural, a reduo do consumo energtico e a introduo activa de ar novo.
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O presente relatrio descreve o trabalho de estgio efectuado na empresa Curtumes Aveneda, Lda com o objectivo de optimizar recursos como a gua e energia. Foi realizado um diagnstico energtico que permitiu concluir que o consumo de energia na empresa de 300 tep/ano, pelo que a empresa no obrigada a adoptar as medidas de Regulamento de Gesto do Consumo de Energia (RGCE). O mesmo diagnstico aponta para a existncia de ineficincias, nomeadamente na tinturaria. Assim, foi projectado um sistema de controlo para adio de gua na tinturaria com o intuito de reduzir o consumo de energia e gua, e tambm melhorar a qualidade dos processos de tinturaria, dado que a adio de gua feita manualmente sem controlo de quantidade. Aps consulta de fornecedor, o investimento em equipamento para tal sistema de 10.012,00 Foi desenvolvido um processo de recurtume compacto no sentido de promover a reduo do consumo de gua e de energia. Tal processo, quando comparado com um processo normal da empresa, gera uma reduo de energia elctrica no valor de 6.157,05 /ano, uma reduo no consumo de energia térmica da ordem de 904,00 /ano, e ainda uma reduo do consumo de gua na ordem de 962 m3/ano correspondente a uma reduo de 2.998,76 /ano no tratamento de efluentes. Outras medidas foram sugeridas, mas sem uma fundamentao tcnica e cientfica suficiente pelo que carecem de um estudo pormenorizado, como a instalao de arrancadores progressivos nos motores dos fules, a optimizao do aquecimento do ar de secagem na estufa com eventual recurso a painis solares, e a optimizao do funcionamento da caldeira dado o seu baixo rendimento.
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A ocorrncia de fenmenos como deformaes excessivas, deformaes impostas, variaes de temperatura, fluncia e retraco entre outros so responsveis pela diminuio do desempenho em servio das estruturas de beto. Frequentemente, os projectistas valorizam em demasia a verificao da segurana em relao aos estados limites ltimos, dedicando menos ateno verificao dos estados limites de utilizao, recorrendo a certas medidas construtivas que em casos usuais podero ser suficientes. Em casos especiais como vos considerveis ou aces de elevada intensidade, estas medidas no garantem que a estrutura apresente a funcionalidade e a durabilidade desejveis, impondo-se a necessidade de verificar os estados limites de utilizao por mtodos de clculo mais fiveis. Este factor, pode ser determinante para evitar certas anomalias de difcil resoluo. A presente dissertao pretende documentar alguns mtodos de clculo utilizados no controlo da fendilhação, na limitao das tenses e no controlo das deformaes segundo as mais recentes disposies regulamentares previstas para o efeito. Como os valores obtidos com a aplicao destes mtodos so aproximaes ao comportamento real dos elementos estruturais, procurou-se comparar estes resultados tericos com situaes reais, de forma a avaliar a sua preciso e fiabilidade. A degradao precoce das estruturas de beto, nem sempre se deve apenas desvalorizao da verificao dos estados limites de utilizao em fase de projecto. Como os processos de produo destas estruturas so complexos e por vezes so negligenciadas boas prticas de construo, so propostas neste trabalho resumidamente algumas medidas construtivas que visam aumentar a durabilidade das estruturas e o seu desempenho em servio.
