Vibrações induzidas por actividades humanas em pontes pedonais

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Estruturas e Geotecnia

Efeito da adição de plastificantes na libertação controlada de naproxeno de partículas de etilcelulose

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Relatório profissional e um estudo sobre “explicar e representar reações químicas no 8.º Ano”

O relatório da atividade profissional, que constitui a primeira parte deste documento, salienta parte do meu percurso, desde as escolas onde fui professora, passando pelas formações que realizei e focando algumas atividades que mais me marcaram. Pretende também ser reflexivo na medida em que as minhas competências são produto das minhas vivências. A segunda parte é constituída por um estudo e uma proposta de abordagem a aplicar aos alunos do 8.º ano, com o objetivo de ensinar o subdomínio ―Explicação e Representação de Reações Químicas‖, que constam nas Metas Curriculares do 3.º ciclo para Ciências Físico-Químicas. A metodologia de abordagem proposta contempla didáticas diversificadas, como a leitura, o diálogo, a realização de experiências, a visualização de filmes, entre outras, de modo a que ao aluno seja dado a oportunidade de ser construtor, através da orientação do professor, do seu próprio conhecimento. Apresenta-se também a validação da proposta da metodologia.

Conceção, simulação e validação experimental de sondas de correntes induzidas para ensaios não destrutivos de geometrias tubulares

Os Ensaios Não destrutivos de (END) por Correntes Induzidas (CI) são uma das principais técnicas utilizadas na inspeção de tubagens, nomeadamente em caldeiras e permutadores de calor. Apesar de ser uma técnica comum e com muitos anos de experiência acumulada, existem algumas condições onde persistem dificuldades, como é o caso da deteção de micro defeitos com orientação tangencial. Por outro lado, assiste-se atualmente a uma exigência cada vez maior do ponto de vista da fiabilidade dos sistemas e sondas de CI. Um exemplo particular dessa exigência é a inspeção de um perfil com geometria tubular em aço inox 316LN (JK2LB), o qual constitui as bobinas poloidais do International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). O objetivo central deste trabalho foi desenvolver e validar experimentalmente diferentes tipos de sondas de CI para a deteção de micro defeitos no interior de componentes de geometria tubular, com vista a reduzir o limiar de detetabilidade dos defeitos com orientação tangencial, e assim aumentar a fiabilidade de inspeção. Foram concebidas, produzidas e validadas experimentalmente quatro novas sondas de CI e foram replicadas três configurações já existentes. Foram realizadas simulações numéricas das diferentes sondas, sob diferentes condições de inspeção e criaram-se os meios laboratoriais adequados para a realização dos END. Os resultados experimentais mostraram que as novas sondas desenvolvidas permitem detetar com clareza defeitos tangenciais com 2 mm de comprimento e 0.5 mm de profundidade, o que está claramente abaixo do limiar de detetabilidade das sondas convencionais constituídas por bobinas toroidais. As simulações numéricas permitiram descrever e caracterizar com sucesso alguns fenómenos elétricos e magnéticos envolvidos no funcionamento das sondas. Em termos genéricos, foi estabelecido um importante conhecimento processual dos END por CI de geometrias tubulares.

Estudo da influência das tensões residuais induzidas por shot peening na vida à fadiga de molas de lâmina para a indústria automóvel

A vida à fadiga de um componente submetido a variações de tensão é determinante para o sucesso de um projecto. O shot peening é um tratamento superficial que visa introduzir tensões residuais de compressão, para aumentar a vida à fadiga de componentes sujeitos a esforços cíclicos. Este trabalho teve como principal objectivo analisar o efeito deste tratamento na resistência à fadiga de molas de lâmina para a indústria automóvel, medida através da intensidade de Almen. Numa primeira fase pretendeu-se estudar o efeito do processo de shot peening na vida à fadiga, e numa segunda fase, estudar o efeito dos principais parâmetros do processo. Verificou-se que para intensidades de Almen mais elevadas ocorrem defeitos superficiais do tipo de sobreposição (overlap) que diminuem a vida à fadiga. Assim, não existe benefício considerável em trabalhar com intensidades de Almen elevadas, pois existe um aumento da probabilidade de falha, recomendando-se o cumprimento da especificação actualmente em uso na empresa. A redução da variabilidade do processo só é possível com um investimento em novos equipamentos (turbinas de nova geração e dispositivos de controlo de caudal). No entanto é possível aumentar a produtividade e reduzir os custos associados ao processo com os equipamentos existentes, aumentando o caudal de alimentação das turbinas, a velocidade do transportador e diminuindo a velocidade das turbinas

Desenvolvimento e aplicação do algoritmo enxame de partículas na determinação da máxima injeção nodal em redes de energia elétrica

O objetivo desta dissertação é a determinação da máxima injeção nodal numa rede de energia elétrica, ou seja, qual o valor total máximo de potência ativa que é possível injetar e qual a sua distribuição pelos diversos nós da rede simultaneamente. Determinámos esta máxima injeção nodal em duas situações distintas: injeção não simultânea, injetando potência em um só nó de cada vez e injeção simultânea, injetando potência em todos os nós da rede simultaneamente. Sendo este um problema de natureza combinatória, utilizámos para esta determinação o algoritmo conhecido como nuvem ou enxame de partículas, adaptando-o ao nosso problema. Desenvolvemos o software na linguagem de programação Python utilizando o ambiente Eclipse. Para resolver o trânsito de energia utilizámos o programa PSSE University.Para os exemplos de aplicação utilizámos duas redes de energia elétrica, uma de 6 e outra de 14 barramentos. Estas redes foram baseadas nas redes IEEE 6 BUS e IEEE 14 BUS respetivamente. Concluímos que o algoritmo nuvem ou enxame de partículas cumpriu o objetivo traçado, obtendo as melhores soluções para cada um dos casos, máxima injeção nodal não simultânea e máxima injeção nodal simultânea. No contexto deste problema, o parâmetro chave do algoritmo, comprovado pelos ensaios feitos, é a velocidade máxima de deslocação das partículas, tomando valores típicos de 7 a 10 para a rede de 6 barramentos e de 20 a 25 para a de 14 barramentos.

Influência da microestrutura morfológica no comportamento de argamassas

As argamassas são materiais de construção porosos utilizados em diversos tipos de aplicação, por vezes muito distintos. A compreensão do seu comportamento, face às diversas solicitações a que podem estar sujeitas, é determinante para que possam efectivamente ser cumpridas as exigências que, em cada caso, sejam definidas. O desempenho das argamassas depende em grande medida das propriedades da sua microestrutura que, por sua vez, são condicionadas por um conjunto de cinco aspectos principais: os componentes, o traço, a cura, os procedimentos de aplicação e o tipo de suporte. O objectivo desta tese foi o de avaliar a forma como se relacionam o tipo de ligante e a granulometria das areias, as propriedades da microestrutura morfológica e o comportamento de argamassas. Foram globalmente preparadas cinquenta composições de argamassa que incluíram quatro tipos de ligante (cal aérea, cal hidráulica, cimento branco e um ligante misto composto por cal aérea e cimento Portland corrente) e dezasseis areias de granulometria distinta. A análise dos resultados obtidos permitiu o estabelecimento de um conjunto de conclusões que se julgam relevantes. A dimensão das partículas e o volume de vazios das areias desempenham um papel determinante nas propriedades da microestrutura morfológica das argamassas, i.e. na dimensão, na quantidade e na forma dos poros. Por outro lado, a retracção por secagem inerente aos processos de endurecimento dos ligantes aéreos e dos ligantes hidráulicos induz uma distinção de fundo na microestrutura das argamassas fabricadas com uns e com outros, que se traduz por diferenças na conectividade da rede porosa. Este facto dá origem a comportamentos diferenciados, sobretudo no que diz respeito à absorção de água por capilaridade e às resistências mecânicas. A análise das areias conduziu à definição de novos parâmetros numéricos que se julga contribuírem para uma caracterização da granulometria mais detalhada face ao que tem sido prática corrente.

Experimental study of proton induced nuclear reactions in 6,7 Li

This work presents the results of the experimental study of proton induced nuclear reactions in lithium, namely the 7Li(p,α) 4He, 6Li(p,α) 3He and 7Li(p,p)7Li reactions. The amount of 7Li and 6Li identified as primordial and observed in very old stars of the Milky Way galactic halo strongly deviates from the predictions of primordial nucleosynthesis and stellar evolution models which depend, among other factors, on the cross sections of reactions like 7Li(p,α) 4He and 6Li(p,α) 3He. These discrepancies have triggered a large amount of research in the fields of stellar evolution, cosmology, pre-galactic evolution and low energy nuclear reactions. Focusing on nuclear reactions, this work has measured the 7Li(p,α) 4He and 6Li(p,α) 3He reactions cross sections (expressed in terms of the astrophysical S -factor) with higher accuracy, and the electron screening effects in these reactions for different environments (insulators and metallic targets). The 7Li(p,α) 4He angular distributions were also measured. These measurementstook place in two laboratory facilities, in the framework of the LUNA (Laboratory for Undergroud Nuclear Astrophysics) international collaboration, namely the Laboratorio ´ de Feixe de Ioes ˜ in ITN (Instituto Tecnologico ´ e Nuclear) Sacavem, ´ Portugal, and the Dynamitron-TandemLaboratorium in Ruhr-Universitat¨ Bochum, Germany. The ITN target chamber was modified to measure these nuclear reactions, with the design and construction of new components, the addition of one turbomolecular pump and a cold finger. The 7Li(p,α) 4He and 6Li(p,α) 3He reactions were measured concurrently with seven and four targets, respectively. These targets were produced in order to obtain adequate and stable lithium depth profiles. In metallic environments, the measured electron screening potential energies are much higher than the predictions of atomic-physics models. The Debye screening model applied to the metallic conduction electrons is able to explain these high values. It is a simple model, but also very robust. Concerning primordial nucleosynthesis and stellar evolution models, these results are very important as they show that laboratory measurements are well controlled, and the model inputs from these cross sections are therefore correct. In this work the 7Li(p,p)7Li differential cross section was also measured, which is useful to describe the 7Li(p,α) 4He entrance channel.

Contributo para a avaliação da ecocompatibilidade de novos materiais para a construção civil

No âmbito da avaliação da ecocompatibilidade de novos materiais para a construção civil, foram realizados diversos estudos, destinados à avaliação dos potenciais tóxicos e ecotóxicos desses materiais. Estes estudos foram enquadrados pelo projecto europeu VALOMAT, o qual foi financiado pela Comissão Europeia, através do programa Brite-Euram III. Os novos materiais, desenvolvidos pela empresa Inertec, basearam-se na valorização de escórias de centrais de incineração de RSU e destinaram-se a duas aplicações distintas: a) Enchimento de minas ou pedreiras abandonadas ou em fim de vida; b) Construções, no sub-solo, de paredes diafragma. Os estudos realizados, no âmbito da presente dissertação, foram efectuados em cinco fases distintas. Na primeira fase, procedeu-se ao estudo das propriedades químicas e ecotoxicológicas intrínsecas de seis amostras de escórias brutas. Utilizou-se o ensaio de lixiviação descrito na norma europeia EN 12457-2. Os lixiviados produzidos foram caracterizados recorrendo a 21 parâmetros químicos e quatro indicadores biológicos. Os resultados obtidos permitiram verificar que as escórias apresentaram níveis tóxicos e ecotóxicos muito diferenciados. A ordenação dos níveis tóxicos e ecotóxicos, por recurso a um índice químico e a um índice ecotoxicológico, e a sua integração num sistema de critérios múltiplos de decisão permitiram seleccionar cinco amostras de escórias como as mais adequadas para o desenvolvimento dos novos materiais.Na segunda fase do trabalho, procedeu-se à avaliação dos potenciais tóxicos e ecotóxicos intrínsecos de 14 materiais monolíticos, desenvolvidos pela empresa Inertec. Os materiais foram submetidos a um processo de segmentação prévio (dimensão das partículas: <4 mm). Posteriormente, foram submetidos ao ensaio de lixiviação descrito na norma europeia EN 12457-2. Os lixiviados foram caracterizados de modo semelhante ao que foi indicado para as escórias brutas. Os resultados obtidos indicaram que os níveis tóxicos e ecotóxicos dos materiais destinados ao enchimento de antigas minas ou pedreiras foram superiores aos determinados para os materiais destinados à construção de paredes diafragma. Com base nos índices químico e ecotoxicológico, foi possível ordenar as amostras dos materiais, em função dos níveis tóxicos e ecotóxicos crescentes. A integração destes resultados num sistema de critérios múltiplos de decisão permitiu seleccionar seis formulações como as mais adequadas para as duas aplicações acima referidas. A terceira fase dos estudos teve como objectivo a avaliação dos potenciais tóxicos e ecotóxicos dos materiais seleccionadas na fase anterior, sem alteração prévia das suas matrizes monolíticas. Para o efeito utilizou-se o ensaio de lixiviação descrito na norma francesa NF X31-211. Os resultados obtidos permitiram concluir que os níveis de emissão de substâncias químicas e os níveis de ecotoxicidade dos novos materiais foram inferiores aos determinados na avaliação dos potenciais tóxico e ecotóxico intrínsecos. Os materiais foram classificados como quimicamente estáveis. Os diferentes níveis tóxicos e ecotóxicos destes materiais permitiram seleccionar três formulações para os ensaios seguintes. A quarta fase envolveu o estudo do comportamento químico dos novos materiais, sob condições de actividade microbiológica induzida no agente lixiviante (ensaio de biolixiviação). Foi desenvolvida uma nova metodologia para o ensaio de biolixiviação, tendo por base alguns trabalhos de biodeterioração, biolixiviação e biodegradação, realizados por outras equipas. Os resultados obtidos permitiram concluir que o comportamento químico dos novos materiais não foi alterado por acção da actividade microbiológica. Na última fase do trabalho, procedeu-se ao estudo dos potenciais tóxico e ecotóxico dos novos materiais, em ensaios de lixiviação de longo prazo, sob três cenários diferentes de exposição ambiental (norma europeia ENV 12920). Foram construídos dez pilotos experimentais, à escala laboratorial, que foram operados sob condições diferentes, em função dos cenários de exposição ambiental. Ao longo do tempo de ensaio, os lixiviados dos pilotos foram recolhidos e analisados sob o ponto de vista químico e ecotoxicológico. Os níveis tóxicos e ecotóxicos dos lixiviados dos novos materiais foram relativamente reduzidos e diferenciados, para cada um dos materiais e para cada cenário de exposição.

Síntese de acetato de decilo por catálise enzimática em meio supercrítico

Este trabalho teve como objectivo o estudo, em reactor fechado, da produção de ésteres de cadeia longa por catálise enzimática em meio supercrítico com vista ao desenvolvimento de um processo sustentável, tecnologicamente eficiente e limpo e que constitua uma alternativa aos processos químicos tradicionais. Como composto modelo a produzir foi seleccionado o acetato de decilo, um éster com aplicação na indústria de fragrâncias. A reacção estudada foi a transesterificação do acetato de vinilo com o decanol, obtendo-se como principal produto o acetato de decilo. O catalisador escolhido foi a lipase B de Candida antarctica (CALB), imobilizada na resina macroporosa Lewatit B (Novozym 435®). A síntese de acetato de decilo foi estudada numa instalação experimental de alta pressão, equipada com um reactor fechado de volume variável, a operar isotermicamente a 35 ºC e a 100 bar, usando-se como solvente CO2 em condições supercríticas. Fez-se a determinação do conteúdo enzimático por tamanho de partícula de catalisador, tendo-se verificado que as partículas mais pequenas têm uma quantidade específica de enzima mais elevada, havendo uma relação inversamente proporcional entre o conteúdo enzimático e o tamanho de partícula. Verificou-se também que a enzima deve estar localizada numa camada exterior da partícula, seguindo um modelo do tipo “casca de ovo”, sendo a espessura dessa camada de 60 μm (assumindo distribuição uniforme) e independente do tamanho de partícula. Analisaram-se as resistências à transferência de massa, tanto externas como internas. Para as primeiras, fez-se apenas variar a agitação dentro do reactor, mantendo todas as outras condições de operação constantes (temperatura, pressão, quantidade de enzima, tamanho de partícula, concentração de substratos na alimentação). Verificou-se que a partir de 950 r.p.m. as resistências externas à transferência de massa são eliminadas. Relativamente às resistências internas, realizaram-se várias reacções com diferentes tamanhos de partícula, mas com a mesma quantidade de enzima, a mesma concentração dos dois substratos na alimentação, a mesma agitação, temperatura e pressão. Os resultados obtidos mostram que não há influência significativa do tamanho das partículas de catalisador sobre a velocidade inicial de reacção, pelo que as resistências internas à transferência de massa se podem considerar desprezáveis. Estudou-se também o efeito da variação da concentração dos substratos na alimentação sobre as velocidades iniciais de reacção. Observou-se que a partir de uma determinada concentração de decanol em excesso relativamente ao acetato de vinilo, a reacção é inibida pelo álcool. Pelo contrário, a reacção é favorecida quando a alimentação tem excesso de acetato de vinilo, havendo um aumento significativo da sua velocidade inicial. Estes resultados são consistentes com um mecanismo do tipo Ping-pong bi-bi com inibição competitiva por parte do álcool, comum na descrição de reacções enzimáticas de esterificação/transesterificação. Por último, fez-se uma comparação dos resultados obtidos em meio supercrítico (CO2) e em meio orgânico (hexano). Observou-se que as reacções em hexano apresentam uma velocidade inicial significativamente superior.

Projecto de uma caixa de velocidades eléctrica por meio da variação do número de pólos para motores em disco de rotor em alumínio e em materiais supercondutores de alta temperatura (SAT)

Nesta dissertação apresenta-se um motor em disco polifásico inovador bem como uma estratégia de controlo com base no método de variação de velocidade por comutação do número de pares de pólos. A configuração das bobinas aliada à escolha das correntes e tensões que se injectam nas bobinas dos estatores, permite comutar electronicamente o número de pólos do motor entre 2, 4 6 e 8 pólos, conseguindo-se controlar a característica binário/velocidade do motor. O motor em disco possui a bobinagem feita em cobre com dois semi-estatores, em que quando utiliza o rotor em alumínio (com condutividade diferente de zero) comporta-se como um motor de indução convencional. Quando se substitui o rotor em alumínio por um constituído por um supercondutor de alta temperatura (SAT), o dispositivo comporta-se como um motor de histerese. O princípio de funcionamento do motor em disco convencional é baseado na indução de força electromotrizes no rotor e, consequentemente, uma vez que o alumínio é bom condutor eléctrico, correntes eléctricas induzidas, originadas por haver um campo magnético variável que é criado pelos semi-estatores. O comportamento deste tipo de motores, no que diz respeito a principais características (como o binário/velocidade para os diferentes números de pares de pólos), circuito equivalente de Steinmetz, entre outras teorias associadas é já conhecido há bastante tempo. O princípio de funcionamento do motor SAT é diferente do apresentado anteriormente, funciona com base na dinâmica de vórtices e devido ao facto de aparecer o fenómeno de ancoragem de fluxo (flux pinning) nos supercondutores de alta temperatura. Como o campo magnético varia, então o disco roda. Este motor tem um princípio de funcionamento muito mais complexo que o motor de indução sendo a obtenção do modelo do motor SAT complicada. A obtenção do modelo do motor SAT não é abordado nesta dissertação. Os comportamentos e modos de operação do motor com disco de alumínio e em materiais SAT são simulados através de um programa comercial de elementos finitos, nesta dissertação, sendo a supercondutividade simulada com base na relação entre o campo eléctrico e a densidade de corrente pela lei da potenciação (E-J power law). Com as simulações pretende-se comparar o rendimento electromecânico de ambos os motores.

Estudo da influência das concentrações de N e P sobre o desenvolvimento de cianobactérias em cultura mista

Ao longo de 40 anos, muitos trabalhos têm vindo a ser desenvolvidos no âmbito do tema da eutrofização e desenvolvimento de biomassa fitoplanctónica. Em todos eles, eram sugeridos factores responsáveis, desde a latitude, luz, temperatura, mistura da coluna de água e os inputs de nutrientes. Toda a controvérsia gerada em torno da eutrofização, levou a que a inércia adoptada em situações de risco induzisse a degradação de muitos sistemas aquáticos. É quando, além da degradação estética, os problemas começam a surgir, que se compreende a necessidade de que surjam medidas de gestão e requalificação das lagoas e bacias hidrográficas. A tendência para a ocorrência de florescências de organismos como cianobactérias, implica a necessidade de maiores cuidados nos usos das massas de água, principalmente ao nível da produção de água para consumo humano e do uso recreativo. Uma boa gestão, implica um conhecimento aprofundado do comportamento destes organismos. Este trabalho, apresenta as respostas de organismos recolhidos em florescências naturais, na Lagoa das Furnas – ilha de S. Miguel (Açores) em meios com diferentes teores de azoto. As diferenças entre os resultados, permitem retirar algumas conclusões sobre as condições preferenciais ao seu desenvolvimento. De um modo geral, as culturas comportaram-se da forma esperada, desenvolvendo-se mais com doses de azoto mais elevadas. Este desenvolvimento foi verificado tanto pelo aumento das partículas ao longo de todo o ensaio, mas também pelos valores de pigmentos registados no fim deste. Por outro lado, o facto do azoto ter sido adicionado sob a forma amoniacal ou de nitratos, permite concluir que os organismos presentes nas florescências preferem assimilar as formas azotadas que impliquem um menor consumo energético. Daí que se tenham verificado desenvolvimentos mais significativos em meios em que foi adicionado azoto amoniacal. O facto de ser tratar de um trabalho baseado nas condições de desenvolvimento de organismos vivos, era de esperar alguma imprevisibilidade dos comportamentos. Sendo assim, será recomendável aprofundar o conhecimento das reacções dos organismos em cultura mista para doses diferentes de azoto, assim como a realização de ensaios em que para uma dose de N fixa, se façam variar as concentrações de P.

Efeito de eventos naturais na qualidade do ar - avaliação dos métodos de identificação

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente - Sistemas Ambientais

Optimização do tratamento por ultrafiltração, de efluente de ETAR, através do pré-tratamento com filtro biológico de CAG e filtro biológico multicamada

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente - Perfil Sanitária