Aproveitamento energético da ventilação natural

Na presente dissertação analisam-se as potencialidades da produção de energia eléctrica num edifício a partir da ventilação natural. Para tal, e partindo de estudos anteriormente realizados, foi utilizado um modelo simplificado para o estudo da ventilação natural. Numa primeira fase definiu-se a geometria mais adequada para o edifício, de modo a aproveitar o vento da melhor forma possível. De seguida fez-se a modelação do ventilador e do aerogerador considerados para este edifício. Posto isto, recorrendo a um programa de cálculo numérico, foram analisadas as diferentes situações a que o edifício está sujeito. Aqui, e tendo sempre em conta que o espaço habitado necessita de um número mínimo de renovações de ar, fizeram-se diferentes simulações para as diferentes velocidades do vento, fazendo variar as áreas das aberturas, velocidades de rotação do ventilador, e o número de aerogeradores de modo a obter o número de renovações estipulado para o espaço ocupado.

Relatório de Estágio

O presente trabalho divide-se em duas partes. A primeira é constituída pelo relatório de estágio que decorreu na Escola Secundária Jorge Peixinho durante o ano letivo de 2011/2012. A segunda refere-se ao relatório de investigação na prática pedagógica desenvolvido no decorrer do mesmo ano letivo. Os principais objetivos da investigação na prática pedagógica foram, verificar se os alunos mobilizaram os seus conhecimentos num contexto de Modelação Matemática e tentar entender quais as suas maiores dificuldades perante este tipo de problemas. A investigação decorreu ao longo do segundo período letivo, nas aulas da disciplina de Matemática A, numa turma do 11º ano de escolaridade. Foram propostas três tarefas de Modelação Matemática e escolhidos três alunos para uma observação mais atenta por parte da investigadora. Assim, foi adotada uma metodologia qualitativa, seguindo uma estratégia de estudo de caso e as técnicas utilizadas na recolha de dados foram a observação, a análise documental e o inquérito por questionário. Relativamente a este último, com o objetivo de recolher dados descritivos na escrita dos alunos e conhecer melhor algumas das suas conceções, foram colocadas três questões de resposta aberta sobre Modelação Matemática. No final das três sessões os alunos responderam ainda a um questionário confidencial, que tinha como principal propósito verificar qual a apreciação e opinião dos mesmos acerca de todo o processo desenvolvido ao longo das aulas. Por fim, procedeu-se à análise de todos os dados recolhidos e às respetivas conclusões.

Controlo de encurvadura de elementos de contraventamento com ligas com memória de forma

Com este estudo pretende-se que seja possível um avanço promissor no controlo da encurvadura (passivo e ativo), bem como o desenvolvimento inicial de um sistema de contraventamento com base no conceito de tensegridade, com encurvadura controlada, em estruturas ao nível macroscópico, com recurso às propriedades singulares das Ligas com memória de forma (LMF). A problemática inicial parte da análise da instabilidade de uma peça esbelta simples solicitada à compressão – coluna de Euler. A necessidade de controlar (ativa e passivamente) a encurvadura desta coluna leva ao desenvolvimento de sistemas de controlo com recurso às LMF. A aplicação das ligas é potenciada por desviadores, com duas configurações, dispostos a meia altura da coluna, perpendiculares ao eixo de menor inercia da coluna. Os modelos são ensaiados experimentalmente, tendo também sido desenvolvidos modelos numéricos, possibilitando uma completa análise do comportamento do sistema de controlo e da sua influência na resposta da coluna. No estudo foram utilizadas as ligas com o melhor perfil de adaptabilidade à engenharia Civil, NiTi – liga de memória de forma composta por Níquel e Titânio - que integraram um sistema de controlo de encurvadura. Fazem também parte desta dissertação desenvolvimentos paralelos ao estudo principal atrás referido. O âmbito destes estudos paralelos é centralizado na modelação das LMF enquanto elementos de controlo estrutural utilizando software de cálculo estrutural de elementos finitos. Destes desenvolvimentos resulta, para além do elemento de contraventamento dotado de LMF com base na tensegridade, a definição de um modelo constitutivo de LMF num software comercial de elementos finitos (SAP2000), com ampla divulgação no cálculo de estruturas de Engenharia Civil.

Avaliação do risco de erosão, galgamento e inundação costeira em áreas artificiais de Portugal continental Estratégias de adaptação face a diferentes cenários de risco (relocalização, acomodação e proteção)

Tratando-se Portugal um país litoral e insular, os assuntos relacionados com o litoral deveriam constituir uma prioridade nacional. O litoral continental tem sido sujeito a inúmeras pressões naturais e humanas que se têm vindo a intensificar, tornando-se essencial a definição de zonas de risco face às ações do mar para fundamentar medidas que interessam à gestão urbana, ao ordenamento do território e a planos de ação para uma adequada proteção, prevenção e socorro às comunidades costeiras afetadas. Para apoiar a tomada de decisão nas opções estratégicas a adotar para prevenção de riscos é igualmente necessário fazer análises comparadas de custos para diferentes estratégias de adaptação. Este trabalho resultou de um estágio efetuado na Agência Portuguesa do Ambiente e consistiu na elaboração de uma proposta de estratégia de adaptação para os litorais artificializados em risco às ações marítimas, incluindo as estratégias combinadas de defesa, acomodação e relocalização, baseadas na modelação dos processos costeiros e na ocupação humana. A proposta consiste num modelo de identificação e classificação de zonas expostas, vulneráveis e em risco a galgamentos e à erosão costeira à escala nacional através da análise multicritério recorrendo a Sistemas de Informação Geográfica. Foi realizada uma avaliação dos custos associados a diferentes opções de adaptação considerando cenários de risco muito elevado, obtidos no modelo de identificação de zonas em risco. Os resultados dos índices foram apresentados sob a forma de mapas divididos pelas células sedimentares do litoral continental português. Para o caso de estudo que envolveu o Furadouro, aglomerado costeiro muito exposto à ação abrasiva do mar, os custos acumulados das medidas de adaptação ao fim de 50 anos estimam-se ser de 646M€ na estratégia combinada de defesa/proteção+acomodação, 164M€ na acomodação, 112M€ na defesa/proteção e 75M€ na relocalização, sendo que se prevê necessários 20, 40 e 45 anos para os custos de relocalização compensarem em relação aos custos de defesa/proteção+acomodação, defesa/proteção e acomodação, respetivamente. Os resultados evidenciam a utilidade da abordagem efetuada enquanto contributo para a identificação de vulnerabilidades e riscos costeiros e como suporte à tomada de decisão para processos que envolvam gestão urbana e ordenamento do território de espaços expostos à ação abrasiva do mar.

Estudo numérico da interação de ondas com um quebra-mar poroso utilizando o código IHFOAM

A presente dissertação tem como principal objetivo a validação da ferramenta IHFOAM do código OpenFOAM para problemas de interação de ondas com estruturas costeiras porosas, concretamente a interação de ondas com o quebra-mar poente do porto de pesca de Albufeira. Numa primeira parte deste trabalho analisa-se o comportamento do código com malhas de diferentes tipos, mais especificamente, estuda-se os efeitos sobre o escoamento de uma malha não estruturada no meio poroso em relação a uma malha estruturada. Isto é de extrema importância, devido ao tempo dispensado na construção de uma malha estruturada com elementos rectangulares. É ainda estudada a dependência da simulação numérica com o modelo de turbulência. O estudo mostra que os efeitos dos diferentes tipos de malha na zona porosa influenciam pouco o escoamento, sendo aceitável o recurso a malhas não estruturadas na zona porosa, em contraste com a escolha do modelo de turbulência que se mostra muito importante para a simulação. Numa segunda parte, são calibrados os parâmetros do meio poroso usados pelo modelo numérico. Apresenta-se o método utilizado para a calibração dos parâmetros e são estudados os seus efeitos sobre o comportamento hidráulico da estrutura. O estudo é realizado com duas alturas de ondas, uma altura de onda que não gera galgamento e uma altura de onda que gera galgamento. Foram colocadas várias sondas numéricas ao longo de um canal de ondas que medem a elevação de superfície livre simulada. Para os ensaios com galgamento, mediu-se a altura da água galgada e o volume galgado, podendo-se assim estudar os efeitos dos parâmetros do meio poroso do quebra-mar sobre o galgamento. A calibração sequencial dos parâmetros mostrou-se muito eficaz, gerando resultados muito bons. Ao longo do estudo entende-se a forte dependência do comportamento hidrodinâmico da estrutura, dos parâmetros e a necessidade de os calibrar, para cada caso estudado. Conclui-se que o IHFOAM é muito interessante para o estudo numérico de interação de onda-estrutura porosa, obtendo resultados satisfatórios para a superfície livre dentro e fora do quebra-mar. O galgamento, sendo um processo muito rápido, foi razoavelmente simulado e captado pelo código.

Políticas de prevenção rodoviária: um caso de geo-referenciação

Com a evolução cultural, económica e tecnológica das sociedades, os hábitos de mobilidade sofreram mudanças que possibilitaram melhorias na forma e nos tempos de deslocação. No início, o automóvel era um objeto de luxo mas rapidamente esse paradigma se alterou, sendo hoje um bem essencial. Esta alteração teve como consequência o surgimento de problemas de sinistralidade. As elevadas taxas de mortalidade originadas pelos elevados índices de sinistralidade atingiram níveis insustentáveis para as sociedades modernas. Numa tentativa de alterar o rumo dos acontecimentos, têm surgido inúmeros planos para minimizar as suas consequências. Assim, Governo Civil de Lisboa, no âmbito das suas competências de atuação, na área da Prevenção e Segurança Rodoviária, desenvolveu um projeto de georeferenciação da sinistralidade ocorrida no distrito de Lisboa, para o ano de 2007, englobando os sinistros onde estivessem envolvidas vitimas mortais e/ou feridos graves. O projeto foi realizado, tendo por base o sistema de informação alfanumérico (Boletim Estatístico de Acidentes Rodoviários - BEAV) disponibilizado pela Autoridade Nacional de Segurança Rodoviária e que é preenchido “in loco” pelas forças de segurança (PSP e GNR). Nestes boletins a componente geográfica já está prevista, contudo no seu tratamento não lhe é dada a devida importância, ficando estes campos, muitas vezes incompletos, mal preenchidos ou vazios. Este trabalho valorizou o aspeto geográfico, tendo sido marcados sobre ortofotomapas os locais onde ocorreu o sinistro. Associou-se depois a cada um, a informação alfanumérica que o caracteriza e uma componente de fotografia do local. O resultado final foi a produção de um relatório, contendo estes aspetos em sumários individuais, que foi distribuído aos 16 municípios do Distrito de Lisboa e a outras entidades interessadas. Foi igualmente disponibilizado um ficheiro KML para a plataforma GoogleEarth com os sinistros, alguma informação respeitante aos mesmos e integradas as fotografias do local. Este conjunto de informação, está em ficheiros compatíveis para aparelhos de GPS, no site oficial do Governo Civil de Lisboa. O projeto pretende disponibilizar à comunidade civil, informação georreferenciada do local do sinistro, alertando e sensibilizando as populações para o problema da sinistralidade.

A geografia da criminalidade

A criminalidade é algo que afeta as nossas vidas, bem como a forma de viver em sociedade. O conhecimento da realidade sócio-criminal é de extrema importância para o desenvolvimento das sociedades. As temáticas da criminalidade e segurança têm vindo, nos últimos tempos, a ser alvo de enorme pressão pela comunicação social, pelo governo e pela comunidade civil. Desta forma, urge a necessidade de encontrar novas leituras de informação, a nível regional e local, sobre áreas de ocorrências ou incidentes associados à criminalidade e incivilidade - as áreas de intervenção das forças de segurança - de forma a melhor se compreender as suas causas. Só assim se poderá agir, numa ótica da prevenção e combate ao fenómeno. A diversidade espacial do nosso território é conhecida e estudada desde há muito, contudo, raramente se pensa e articula este conhecimento com os fenómenos criminais. A criminalidade está diretamente articulada com a geografia e com os fenómenos que ocorrem num determinado território. Segundo as teorias da criminologia, tratar apenas dados reportados é insuficiente para efetuar uma análise correta da criminalidade e criar políticas de segurança e prevenção do fenómeno criminal. Com o desenvolvimento de aplicações de Sistemas de Informação Geográfica (SIG) desde 1990, os analistas criminais em todo o mundo têm usado e ponderado os princípios da Geografia de forma a perceber e criar mecanismos de prevenção e segurança da população. Vários especialistas afirmam que o mapeamento da criminalidade tem um impacto no entendimento do crime e dos problemas sociais. Desta forma, a geografia aplicada tem um papel preponderante neste tipo de fenómeno, no sentido em que se conhecermos uma determinada área e a forma como essa afeta as áreas de proximidade, podemos perceber como e onde se localiza determinado fenómeno ou acontecimento. Isto é a Geografia da criminalidade, uma importante ferramenta de apoio à decisão em questões de segurança pública e prevenção do crime. Esta apresentação tem assim como objetivos principais: (i) perceber a dimensão e espacialização das forças de segurança, (ii) reconhecer áreas problemáticas e vulneráveis da cidade de Lisboa, (iii) propor soluções de segurança e prevenção da criminalidade com o reforço de unidades e instalações policiais.

Serviços públicos em diferentes contextos territoriais: (re)organização das redes e relações com os sistemas urbanos

A presença de serviços públicos nos aglomerados populacionais suscita diferentes arti-culações e rearranjos socioterritoriais e promove a sua dinamização e especialização, fomenta a economia local e contribui, direta e indiretamente, para a coesão, o desen-volvimento, a atratividade, a competitividade e a resiliência dos territórios. Nas últimas décadas, as lógicas da oferta e da procura dos serviços públicos têm evoluído rapida-mente, passando de um modelo de gestão fechado e burocrático, para um modelo mais aberto, diversificado, simplificado e participativo. Com elas, surgiram (novos) de-safios na sua gestão, que vão desde a sua sustentabilidade económica até aos impac-tos sociais e territoriais resultantes da modernização, sem esquecer a maior (e cres-cente) exigência do cidadão. Estas mutações têm repercussões na filosofia da sua or-ganização e no modus operandi, com uma crescente orientação para as necessidades da procura e a satisfação do utente, procurando, em simultâneo, reduzir os custos e aumentar a produtividade e a qualidade dos serviços prestados, com base em políticas de inovação e em parcerias e governação em rede. Na prática, estas alterações condu-zem a processos diferenciados, que têm passado pela fusão, reconversão ou mesmo encerramento de serviços públicos. Num contexto de crise económico-financeira, como o que se vive em Portugal, e aten-dendo às mutações ocorridas na oferta e na procura de serviços públicos de educação, saúde, eventos de vida, defesa e segurança e justiça, importa refletir sobre os concei-tos inerentes a estes serviços e sintetizar as principais dinâmicas nesse período de tempo, tendo como pressupostos que, por um lado, o território é um elemento dife-renciador na prestação e na utilização de serviços e que, por outro lado, estes serviços, pela sua natureza estratégica para a sociedade e para a economia, exigem a definição de políticas e de estratégias territoriais consentâneas e inclusivas. Esta investigação centra a sua análise em dois âmbitos geográficos. Numa primeira fa-se, à escala de Portugal continental, onde se obtém um retrato atual da espacialização dos serviços públicos referidos acima. Em seguida, após a criação de uma metodologia inovadora baseada em análises e modelação de informação geográfica para a tipifica-ção dos diferentes tipos de territórios, são identificados três casos de estudo regionais, com características distintas. Assim, são estudados territórios metropolita-nos/densamente urbanizados (constituídos pelos concelhos de Lisboa, Almada, Seixal, Palmela, Sesimbra e Setúbal), eixo urbano-rural (Évora, Portel, Viana do Alentejo, Vidi-gueira, Cuba e Beja) e territórios profundamente rurais (Barrancos, Moura, Serpa e Mértola), para os quais foi realizado um inquérito à população, com o objetivo de compreender a utilização que fazem dos serviços públicos e quais as suas expetativas em relação aos mesmos. Os resultados obtidos para as análises nacional e regionais são acompanhados por uma reflexão sobre a territorialização das políticas de serviços públicos, as quais incidem em matérias relacionadas com o seu planeamento e, sobre-tudo, com a sua gestão.

Ferramenta de simulação para robô industrial

Actualmente, os meios de produção industrial estão em constante desenvolvimento, de forma a corresponderem a um mercado cada vez mais globalizado, caracterizado por uma forte competição, uma pressão na redução de custos, e a existência de produtos e serviços personalizados. Entretanto, ao nível de equipamento de robótica, também se tem notado esta pressão por parte do mercado, exigindo-se equipamento com uma complexidade crescente, tanto ao nível da sua morfologia, do seu controlo e da sua utilização. Ao nível da sua utilização, tornou-se então necessário adoptar abordagens que permitam um maior controlo quanto a falhas de manuseamento e respectiva modelação destes robôs. Uma destas abordagens é a simulação. A simulação é uma das áreas com maior crescimento a nível tecnológico, sendo utilizada em várias áreas de tecnologia e informação devido à sua capacidade de adaptação, tornando-se numa área bastante dinâmica e flexível. Dentro dum contexto de robôs industriais, as aplicações mais típicas consistem na programação “offline” de robôs e na aprendizagem de robótica, tendo como objectivo estudar e analisar os comportamentos de determinados sistemas, com o intuito de reduzir a necessidade de intervenção humana em tarefas repetitivas, perigosas e dispendiosas. Além disso, a simulação está também presente na computação informática nas salas de aulas, por forma a auxiliar o professor. Foi então idealizado um sistema de simulação capaz de imitar um robô industrial em que os alunos terão que conseguir controlar, para que os vários testes sejam primeiramente implementados no simulador, diminuindo assim, o risco de causar acidentes no seu congênere real durante a fase de testes. O sistema consiste numa interface em que possibilita ao utilizador fazer um controlo manual do robô simulado, assim como ser capaz de o controlar por comandos requisitados por uma aplicação exterior através de serviços WEB, permitindo assim, a simulação de vários testes no robô industrial em causa.

Modelos para a quantificação da deformação em vigas de betão armado

Na presente dissertação estudaram-se diferentes métodos de cálculo usados para a determinação da deformação (curvatura, rotação, extensão e flecha) em vigas de betão armado. Estudou-se o método de cálculo dito “exato”, método de integração numérica, e comparou-se os resultados obtidos por este método com aqueles ditos simplificados, dos quais se dá particular destaque ao método da secção determinante. Apresenta-se também uma análise comparativa de resultados experimentais obtidos em laboratório com os resultados teóricos, obtidos pela aplicação do método de integração numérica. Estudou-se igualmente a influência que certos parâmetros, como é o caso da fendilhação, fluência, retração e resistência à compressão do betão, têm na deformação de vigas de betão armado. O estudo da deformação foi efetuado considerando três tipos de secção: retangular, em T e em I. Por último o autor implementou um programa de cálculo em VBA Excel com o objetivo de quantificar os parâmetros da deformação em vigas de betão armado com secções: retangular, em T e em I, pela aplicação do método de integração numérica, de acordo com a norma EN 1992-1-1.

Estudo do galgamento em estruturas marítimas verticais utilizando o modelo numérico AMAZON

O galgamento oceânico é um fenómeno associado à interação de ondas com estruturas marítimas. Nesta dissertação estudou-se o galgamento em estruturas marítimas verticais através da aplicação do modelo numérico AMAZON, que é um modelo bidimensional, baseado na resolução das equações não lineares de águas pouco profundas. Para validar a sua aplicação a estruturas marítimas verticais impermeáveis, os resultados de caudal médio galgado obtidos com o modelo AMAZON foram comparados com os resultados de ensaios em modelo físico bidimensional realizados anteriormente e disponíveis na base de dados do projeto europeu CLASH. Os resultados foram ainda comparados com os das fórmulas empíricas e semi-empíricas de Van der Meer & Bruce de 2014, de Goda de 2008 e de Hedges & Reis de 2015. Antes da sua validação, o modelo foi calibrado utilizando um dos ensaios do CLASH. Para tal, realizou-se uma análise de sensibilidade a alguns parâmetros do modelo, concretamente da dimensão mínima da malha, da escala de aplicação do AMAZOM (à escala reduzida ou à do protótipo), da forma de modelação da parede vertical, já que, dado este modelo ser integrado na vertical, não é possível considerar paredes verticais sem utilizar um artifício de cálculo, dos valores de alguns dos parâmetros de entrada do modelo (profundidade mínima molhada e a profundidade mínima de fricção) e da dimensão do domínio de cálculo. Os resultados da calibração do AMAZON mostram que, por causa da precisão do modelo para os menores caudais médios de galgamento, se deve aplicar o modelo à escala do protótipo. Para estruturas verticais, a aproximação que o modelo faz, por defeito, para a secção vertical da estrutura através de um talude fictício a 10:1 apresenta melhores resultados que a utilização de um talude a 20:1. Contudo, ambos requerem a adoção de uma dimensão da malha bastante reduzida nesta zona e na sua vizinhança (0.03 m). No caso em estudo, os dois parâmetros de entrada do modelo não têm impacto significativo nos resultados, ao contrário do domínio de cálculo que, tal como recomendado na literatura de referência, se deve iniciar (fronteira de entrada) a aproximadamente um comprimento de onda do pé da estrutura. Os resultados obtidos mostram que, em geral, o AMAZON subestima o valor medido do caudal médio galgado com erros relativos variáveis entre -91% e -49%; apenas para um caso o modelo sobrestima o caudal médio, com um erro relativo de 43%. Quando comparado com as formulações empíricas e semi-empíricas, a fórmula de Van der Meer & Bruce apresenta melhores aproximações aos caudais médios medidos que constam na base de dados do CLASH, seguida da fórmula de Goda e dos resultados do modelo AMAZON, embora estes dois últimos apresentem valores bastante próximos. Assim, uma vez que o modelo está em constante desenvolvimento, espera-se que no futuro seja uma ferramenta mais poderosa. Contudo, enquanto não se fizerem melhorias no modelo e/ou não se estender a outros ensaios a análise feita no âmbito desta dissertação, os resultados sugerem que não há vantagem na sua utilização face às formulações empíricas e semi-empíricas disponíveis, tendo também em conta o significativo tempo computacional exigido para executar o AMAZON com a dimensão da malha escolhida.