Sistema automático de vigilância de nível de baterias em veículo autónomo

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Inspecção de componentes microfabricados com células bacterianas: simulação, instrumentação e validação experimental

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Influência da dessilicação de zeólitos na pirólise catalítica do polietileno

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

Cracking catalítico de resíduos plásticos

No presente trabalho foram realizadas análises à degradação térmica e catalítica do polietileno de alta densidade (PEAD), de resíduos plásticos de cabos eléctricos e do hidrocarboneto n-C50. Analisou-se, ainda, a influência do n-C50 na degradação catalítica dos resíduos de cabos eléctricos, variando as proporções da mistura cabos/C50. Para isso, usaram-se simultaneamente as técnicas de Termogravimetria (TGA) e Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC), sob atmosfera inerte. No estudo em causa utilizou-se o zeólito ZSM-5 como catalisador de partida. Posteriormente submeteu-se o zeólito a tratamentos de dessilicação, variando a concentração da solução básica empregue durante o tratamento alcalino. Procedeu-se à caracterização textural dos zeólitos através da adsorção de azoto, e à caracterização da acidez pela técnica de termodessorção a temperatura programada. Averiguou-se o efeito da dessilicação dos zeólitos na pirólise catalítica do PEAD, resíduos de cabos eléctricos e C50. Verificou-se que a dessilicação conduziu a um aumento da mesoporosidade e da área de superfície externa, sem ocorrerem alterações significativas na microporosidade. O tratamento de dessilicação dos zeólitos conduziu a um aumento da sua actividade durante a pirólise catalítica dos resíduos de cabos eléctricos e do n-C50, diminuindo a temperatura de degradação catalítica dos mesmos. Constatou-se que a presença de hidrocarboneto baixou a temperatura de degradação catalítica dos resíduos de cabos eléctricos, melhorando a actividade do zeólito. Analogamente os resíduos de cabos eléctricos também aceleraram a degradação catalítica do n-C50, isto é, o hidrocarboneto, na presença dos resíduos, inicia a sua degradação catalítica a uma temperatura inferior comparativamente a quando se encontra isolado.

Simulação, desenvolvimento de equipamento e validação experimental de ensaios não destrutivos com células bacterianas

A técnica de Ensaios Não Destrutivos (END) baseada em células bacterianas (CB) foi proposta recentemente e tem demonstrado viabilidade na identificação de micro defeitos superficiais, com espessuras e profundidades inferiores a 5 μm, em vários materiais de engenharia. O conhecimento processual já é significativo, mas diversos aspectos carecem de desenvolvimentos, nomeadamente, a interacção das bactérias com outros materiais, o limiar de detectabilidade da técnica, a aplicação a defeitos naturais ou o comportamento dinâmico das bactérias sujeitas a campos eléctricos ou magnéticos. Este trabalho pretendeu ser um passo em frente no conhecimento da técnica. Os principais objectivos foram alargar a documentação sobre a interacção bactéria-material, determinar o menor defeito padrão possível de detectar, estabelecer e validar um modelo analítico da dinâmica das bactérias sujeitas a forças exteriores, e comparar o desempenho da técnica com os END por líquidos penetrantes (LP). Foi desenvolvido e testado um protótipo para aplicação de campos magnéticos permanentes triaxiais. A bactéria Rhodococcus erythropolis foi usada na inspecção dos materiais AA1100, AISI 316L, WC, titânio, NiTi, ouro, ABS e lentes oftálmicas, com defeitos padrão por micro e nano indentação e riscagem, assim como os defeitos existentes em soldaduras laser. A técnica foi testada nos padrões de sensibilidade dos LP para efeitos de comparação. Verificou-se que é possível identificar defeitos de nano indentação com largura e profundidades de aproximadamente 5,3 μm e 0,4 μm, respectivamente, e que também são identificados os defeitos dos padrões sensibilidade dos LP, com cerca de 1 μm de espessura.

Estudo do motor em disco com o rotor em alumínio e em supercondutor multi-semente

Nesta dissertação é realizado o estudo de um motor em disco polifásico com armadura convencional e rotor que pode ser convencional, em alumínio, ou composto por material supercondutor de alta temperatura multi‐semente. O motor com o rotor em alumínio apresenta um comportamento assíncrono bem definido, baseado na lei geral de indução de eletromotrizes no induzido. Contudo, ao ser mergulhado em azoto líquido, evidencia melhores características eléctricas, tanto do induzido como do indutor, mesmo que o núcleo ferromagnético convencional possa exibir degradação magnética. O motor com o rotor SAT exibe um comportamento distinto, evidenciando ambos os regimes síncrono e assíncrono estáveis. O regime síncrono fica caracterizado pelo fenómeno de aprisionamento de campo, que garante que o rotor gire síncrono com o campo girante do estator. Em regime assíncrono, para um determinado valor de binário resistente aplicado superior ao electromagnético máximo desenvolvido pelo motor, o fenómeno de escoamento de campo está presente, sendo o binário electromagnético motor reforçado por um binário extra de perdas de carácter resistivo desenvolvidas no rotor devido à interacção da densidade de corrente a campos eléctricos que se estabelecem no rotor. Neste caso, o fenómeno de escoamento de campo não é devido a forças de Lorentz que se definem na matriz de Abrikosov, mas sim devido a esta ser “puxada” pelo campo girante do estator, ficando a matriz a deslizar sobre o rotor. De modo a obter as características dos sistemas electromecânicos em estudo é realizada uma análise teórica, baseada na teoria convencional das máquinas eléctricas, com o objectivo de compreender alguns dos fenómenos do motor de fluxo axial, e uma análise baseada num programa comercial de elementos finitos onde o fenómeno da supercondutividade é simulado com base na relação entre o campo elétrico e a densidade de corrente pela lei da potenciação (E‐J power law). O ensaio dos motores referidos é realizado para comparar ambos os sistemas e de realçar o princípio de funcionamento e as características mais relevantes de cada um. Da análise realizada é desenvolvido um modelo que caracteriza o funcionamento da máquina com o rotor com SAT.

Sistema híbrido fotovoltaico / eólico / diesel aplicado a um navio, do ponto de vista energético, ambiental e económico

O aumento das concentrações de Gases do Efeito Estufa e do aquecimento global exigem medidas urgentes para abrandar e atenuar as respectivas consequências, tanto para a humanidade como para o planeta. Entre estas medidas, faz parte a utilização de recursos renováveis para a produção de energia, de forma a mitigar os problemas inerentes à utilização de combustíveis fósseis. No intuito de explorar os recursos renováveis, é necessário desenvolver projectos e tecnologias que o optimizem a sua utilização. A presente dissertação centrou-se na implementação de um sistema energético híbrido FV/eólico/diesel num navio. O navio seleccionado, propriedade da Transtejo, foi o “LISBONENSE” e efetua o transporte de passageiros e viaturas entre as margens do Rio Tejo. A pesquisa de literatura, realizada a níveis nacional e global, incidiu na caracterização das emissões poluentes dos navios e respectivas consequências, e nas soluções que existem para reduzir as mesmas, com principal incidência nos sistemas de energias renováveis. Após uma pesquisa de mercado para análise da relação custo-benefício de cada tipo de componente do sistema híbrido, foram seleccionados os mais adequados para este projecto, do qual resultou: módulos FV e respectivos cabos eléctricos, turbinas eólicas, baterias de armazenamento, controladores de carga, inversores e um sistema de controlo e monitorização. O gerador a diesel considerado é o que se encontra actualmente instalado no navio. Elaborou-se um programa para o sistema de controlo, de forma a accionar o funcionamento do gerador a diesel quando necessário, isto é, quando os sistemas de energias renováveis não produzem energia eléctrica suficiente para alimentar as aplicações do navio. Completado o dimensionamento do sistema híbrido, com auxílio dos softwares HOMER e RETScreen, foi feita uma análise a nível ambiental e económico que evidenciou diversos aspectos positivos. Destaca-se a redução das emissões de CO2 em 81.56 % e a rentabilidade do projecto que, com um ciclo de vida de 20 anos, tem um período de recuperação do capital investido de cerca de 6 anos.

Desempenho ambiental do transporte rodoviário ligeiro de passageiros em Portugal

O sector automóvel tem um papel importante na sociedade actual, sendo um dos motores do crescimento económico de vários países. Mas aliado ao seu desenvolvimento, estão problemas ambientais com grande relevância actual, como as emissões de poluentes atmosféricos pelo uso dos veículos. Contudo, não é apenas a fase de uso do automóvel que está ligada a impactos ambientais, sendo importante avaliar as restantes fases do ciclo de vida. Para o panorama nacional, os estudos neste sector não se encontram muito desenvolvidos. O objectivo da presente dissertação passa pela avaliação do desempenho ambiental do sector dos veículos ligeiros de passageiros em Portugal, estabelecendo uma comparação entre as várias tecnologias automóveis que o compõem, mediante o uso da metodologia de análise de ciclo de vida (ACV). O desempenho ambiental dos veículos foi traduzido segundo a metodologia de avaliação de impactes EcoBlok. Para o ano de 2013 um veículo médio português consumiu 11,8 m3 de água, utilizou 2,8 t eq. de recursos, ocupou 54 m2 eq. de solo, emitiu 3,4 t de CO2 eq e 150 kg de NOx eq para a atmosfera, emitiu 600 kg de N eq. para a água e o solo, e gerou 3,5 mg de dioxinas e furanos. Com a introdução de mais veículos eléctricos a baterias na frota perspectivam-se reduções ao nível do consumo de recursos, de emissões de gases com efeito de estufa e de poluição do ar. No entanto, para o consumo de água, uso do solo, emissões para o solo e água e formação de dioxinas e furanos prevêem-se aumentos. A fase de manufactura, que é diluída ao longo da vida útil do veículo, é responsável por mais de metade dos impactos ambientais gerados ao nível do uso do solo, da poluição da água e do solo e da formação de dioxinas e furanos. Por sua vez, a fase de uso do veículo é determinante nos impactes sobre a poluição do ar e emissões de gases com efeito de estufa, sendo responsável por mais de 80% dos resultados. As conclusões retiradas com a realização desta dissertação são úteis, na medida em que podem auxiliar o desenvolvimento de políticas de incentivos para a mudança de comportamentos da população face aos transportes. Por outro lado, permite perceber que as tecnologias menos poluentes têm ainda um longo caminho a percorrer para que se tornem, globalmente, a melhor alternativa de mobilidade face às tecnologias convencionais.

Relatório da Prática Profissional

O presente relatório de estágio, elaborado no âmbito do Mestrado de Ensino da Física e da Química, descreve as actividades desenvolvidas no decurso do Estágio Pedagógico que decorreu na Escola Secundária com 3.º Ciclo de António Gedeão, durante o ano lectivo de 2011/2012, sob a orientação pedagógica do Professor Vítor Manuel Neves Duarte Teodoro e a orientação de estágio da professora Teresa Rodrigues. Durante o estágio pedagógico o professor estagiário acompanhou as actividades lectivas das turmas A e D do 9.º ano de Escolaridade, na disciplina de Ciências Físico-Químicas, tendo leccionado um total de 13 aulas respeitantes aos módulos “Propriedades dos Materiais e Tabela Periódica dos Elementos” e “Ligação Química” da Unidade “Classificação dos Materiais”. O professor estagiário acompanhou igualmente as actividade lectivas da turma 12.º A/B, na disciplina de Física, tendo leccionado um total de 12 aulas respeitantes ao módulo “Circuitos Eléctricos” da Unidade “Electricidade e Magnetismo”. Participou nas actividades de direcção de turma na turma A do 9.º ano, em acompanhamento da orientadora de estágio. Participou nos conselhos de turma das três turmas referidas e em actividades da escola, que foram ocorrendo ao longo do ano lectivo. Acompanhou duas visitas de estudo ao Museu da Electricidade, uma visita de estudo ao Instituto Tecnológico e Nuclear e a visita de estudo à Expo FCT. Adicionalmente participou numa acção de formação intitulada “Tecnologias de Informação em Sala de Aula”, na qualidade de dinamizador da formação, visando a formação de docentes nas TIC e seu uso em sala de aula. Desenvolveu-se um estudo de investigação educacional intitulado “Representações Sociais da Física e Química” que visou avaliar de que forma os sentimentos, atitudes e concepções dos alunos condicionam o seu desempenho nestas matérias e as suas escolhas futuras, bem como o seu desempenho escolar, ao nível do 3.º Ciclo do Ensino Básico.

Novos fluídos electroreológicos. Nanofibras de Polianilina dopadas com ácido canforsulfónico

A existência de um Efeito Electroreológico (ER) constata-se quando se verifica uma variação acentuada das propriedades reológicas induzidas pelas presença de um campo electrico numa amostra. Este fenómeno é tipico mas não exclusivamente observado em suspensões de particulas polarizáveis. Neste trabalho levou-se a cabo o estudo do efeito electroreológico de uma suspensão, em óleo de silicone, de nanofibras de polianilina (PANI) dopadas com ácido canforsulfónico (CSA). Foram preparadas soluções poliméricas com diferentes concentrações de nanofibras (1 e 2 % p/p) em dois óleos de silicone de diferentes viscosidades, 20 e 50 cSt. O estudo das propriedades electroreológicas foi efectuado tanto em regime estacionário, com a taxa de corte a variar entre 0.01 e 1000 s-1, como em regime oscilatório, com a frequência angular a variar entre 0.1 e 20 Hz, ambos na presença de campos eléctricos com intensidades até 2kV.mm-1 e à temperatura ambiente. As suspensões de nanofibras de polianilina dopadas com ácido canforsulfónico dispersas em óleo de silicone apresentam um efeito electroreológico intenso, visivel através de um aumento superior a 2 décadas no valor da viscosidade para baixas taxas de corte e valores elevados de campo eléctrico, demonstrando assim a sua potencialidade como material inteligente .