Experimental Gravimetric Adsorption Equilibrium of n-Alkanes and Alkenes, Carbon Dioxide and Nitrogen in MIL-53(Al) and Zeolite 5A

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

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

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Experimental high-throughput adsorption unit for multi-evaluation of adsorbents for gas capture, storage and separation applications

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

Understanding the microbial ecology and ecophysiology of enhanced biological phosphorus removal processes through metabolic modelling and experimental studies

Dissertation to obtain the degree of Master in Chemical and Biochemical Engineering

O sonho inventa o caminho: estudo sobre o papel do grupo do teatro experimental de artes na consolidação de uma cultura popular no teatro brasileiro

Esta pesquisa tem como objetivo central analisar a influência da ‘Cultura Popular’ nas artes cénicas do Brasil. Conceito que foi amplamente difundido no teatro brasileiro no início da segunda metade do Século XX pelos intelectuais e artistas que compuseram o Movimento de Cultura Popular (MCP) e o Centro Popular de Cultura (CPC), instituições que vislumbraram nas artes cénicas um meio para contribuir como o desenvolvimento social e cultural do indivíduo. No recorte desta investigação evidencia-se a atuação do grupo Teatro Experimental de Artes- coletivo emergente dos fundamentos estabelecidos pelo MCP e CPC- tentando perceber qual a principal função do Teatro Experimental de Artes no teatro brasileiro do Século XX.

Upgrade of an experimental volumetric unit for gas adsorption equilibrium studies

In this work, a volumetric unit previously assembled by the research group was upgraded. This unit revamping was necessary due to the malfunction of the solenoid valves employed in the original experimental setup, which were not sealing the gas properly leading to erroneous adsorption equilibrium measurements. Therefore, the solenoid valves were substituted by manual ball valves. After the volumetric unit improvement its operation was validated. For this purpose, the adsorption equilibrium of carbon dioxide (CO2) at 323K and 0 - 20 bar was measured on two different activated carbon samples, in the of extrudates (ANG6) and of a honeycomb monolith (ACHM). The adsorption equilibrium results were compared with data previously measured by the research group, using a high-pressure microbalance from Rubotherm GmbH (Germany) – gravimetric. The results obtained using both apparatuses are coincident thus validating the good operation of the volumetric unit upgraded in this work. Furthermore, the adsorption equilibrium of CO2 at 303K and 0 - 10 bar on Metal-Organic Frameworks (MOFs) Cu-BTC and Fe-BTC was also studied. The CO2 adsorption equilibrium results for both MOFs were compared with the literature results showing good agreement, which confirms the good quality of the experimental results obtained in the new volumetric unit. Cu-BTC sample showed significantly higher CO2 adsorption capacity when compared with the Fe-BTC sample. The revamping of the volumetric unit included a new valve configuration in order to allow testing an alternative method for the measurement of adsorption equilibrium. This new method was employed to measure the adsorption equilibrium of CO2 on ANG6 and ACHM at 303, 323 and 353K within 0-10 bar. The good quality of the obtained experimental data was testified by comparison with data previously obtained by the research group in a gravimetric apparatus.

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.

Análise experimental das condições de escoamento superficial em zonas urbanas na presença de viaturas

As cheias em zonas urbanas representam um fenómeno natural que parece ocorrer cada vez com mais frequência, provocando muitas vezes a inundação de caves, estações de metropolitano e, em alguns casos extremos, a perda de vidas humanas. Estas cheias ocorrem quando os sistemas artificiais de recolha de águas pluviais deixam de ter capacidade de vazão suficiente para os caudais afluídos e parte do escoamento começa a fazer-se à superfície. Deste modo, o objetivo principal deste trabalho consiste na avaliação da influência que o grau de obstrução, causado pela presença de viaturas nas vias públicas, tem no agravamento das alturas de água nos arruamentos. Para isso, foram realizados ensaios laboratoriais num modelo à escala 1:12, nos quais se procurou simular as condições reais de escoamento de caudais de cheia, em vias urbanas. Os ensaios foram feitos para 20 cenários, para os quais se combinaram diferentes quantidades e disposições de veículos, a que correspondem diferentes graus de obstrução ao escoamento. Durante as medições das alturas de água, em todos os cenários, fizeram-se variar as inclinações do fundo entre 0,005 e 0,030 m/m para uma gama de caudais compreendida entre 10 e 40 m3/h. Posteriormente, com os valores das medições obtidas, inferiram-se quais os cenários mais críticos, ou seja, quais as situações onde se observaram maiores incrementos nas alturas de água de escoamento nos arruamentos. A partir da variação entre as alturas de escoamento do cenário base, sem a presença de veículos, e as alturas dos diferentes cenários com obstáculos, obtiveram-se as sobrelevações da altura de água, tanto em valor absoluto como em valor relativo. Por fim, mas não menos importante, procurou-se obter padrões e consequentemente relações entre os diversos parâmetros em estudo, principalmente a relação entre a percentagem de obstrução e a sobrelevação da altura de água nos arruamentos. Da análise dos resultados obtidos procurou-se por último extrair conclusões e tecer algumas recomendações tendo em vista a minimização de algumas consequências deste tipo de situações extremas.

Desenvolvimento experimental e simulação numérica em soldadura por fricção linear assistida por corrente elétrica

A soldadura por fricção linear (SFL) é um processo de ligação no estado sólido com capacidade para soldar materiais dissimilares e ligas metálicas de baixa soldabilidade. Contudo, nas juntas soldadas com uma configuração topo-a-topo é possível o aparecimento de defeitos na raiz do cordão, nomeadamente, de falta de penetração e de alinhamentos de óxidos. Estes defeitos são responsáveis pela diminuição da resistência mecânica das juntas, sobretudo quando sujeitas a esforços de fadiga. Existem variantes do processo para eliminar este tipo de defeitos, no entanto, verificam-se algumas dificuldades tecnológicas e a competitividade do processo é afetada. No âmbito deste trabalho desenvolveu-se uma variante do processo designado soldadura por fricção linear assistida por corrente elétrica (SFLAE). Esta variante consiste em introduzir uma corrente elétrica de elevada intensidade na zona da raiz do cordão, por forma a que o calor gerado por efeito de Joule aqueça o material e aumente o fluxo visco-plástico nessa zona, tendo em vista atenuar ou eliminar os defeitos na raiz. Foram concebidas e produzidas ferramentas de SFL dedicadas, melhorado um modelo analítico do processo, realizadas simulações numéricas para permitir compreender alguns fenómenos físicos envolvidos no processo, e realizados ensaios experimentais de validação. A análise aos cordões permitiu observar uma diminuição da espessura dos defeitos na raiz em três ensaios realizados na liga AA1100 e AA6084-T6 usando intensidades de corrente de 300 A. Dos resultados de microdureza e de medição de condutividade elétrica é possível concluir que a microestrutura do material não é significativamente alterada pela passagem de corrente elétrica.

Spiteful Strategies. The ontogeny and the practice of spite in human interaction: an experimental game theory approach and empirical applications

As estratégias de malevolência implicam que um indivíduo pague um custo para infligir um custo superior a um oponente. Como um dos comportamentos fundamentais da sociobiologia, a malevolência tem recebido menos atenção que os seus pares o egoísmo e a cooperação. Contudo, foi estabelecido que a malevolência é uma estratégia viável em populações pequenas quando usada contra indivíduos negativamente geneticamente relacionados pois este comportamento pode i) ser eliminado naturalmente, ou ii) manter-se em equilíbrio com estratégias cooperativas devido à disponibilidade da parte de indivíduos malevolentes de pagar um custo para punir. Esta tese propõe compreender se a propensão para a malevolência nos humanos é inerente ou se esta se desenvolve com a idade. Para esse efeito, considerei duas experiências de teoria de jogos em crianças em ambiente escolar com idades entre os 6 e os 22 anos. A primeira, um jogo 2x2 foi testada com duas variantes: 1) um prémio foi atribuído a ambos os jogadores, proporcionalmente aos pontos acumulados; 2), um prémio foi atribuído ao jogador com mais pontos. O jogo foi desenhado com o intuito de causar o seguinte dilema a cada jogador: i) maximizar o seu ganho e arriscar ter menos pontos que o adversário; ou ii) decidir não maximizar o seu ganho, garantindo que este não era inferior ao do seu adversário. A segunda experiência consistia num jogo do ditador com duas opções: uma escolha egoísta/altruísta (A), onde o ditador recebia mais ganho, mas o seu recipiente recebia mais que ele e uma escolha malevolente (B) que oferecia menos ganhos ao ditador que a A mas mais ganhos que o recipiente. O dilema era que se as crianças se comportassem de maneira egoísta, obtinham mais ganho para si, ao mesmo tempo que aumentavam o ganho do seu colega. Se fossem malevolentes, então prefeririam ter mais ganho que o seu colega ao mesmo tempo que tinham menos para eles próprios. As experiências foram efetuadas em escolas de duas áreas distintas de Portugal (continente e Açores) para perceber se as preferências malevolentes aumentavam ou diminuíam com a idade. Os resultados na primeira experiência sugerem que (1) os alunos compreenderam a primeira variante como um jogo de coordenação e comportaram-se como maximizadores, copiando as jogadas anteriores dos seus adversários; (2) que os alunos repetentes se comportaram preferencialmente como malevolentes, mais frequentemente que como maximizadores, com especial ênfase para os alunos de 14 anos; (3) maioria dos alunos comportou-se reciprocamente desde os 12 até aos 16 anos de idade, após os quais começaram a desenvolver uma maior tolerância às escolhas dos seus parceiros. Os resultados da segunda experiência sugerem que (1) as estratégias egoístas eram prevalentes até aos 6 anos de idade, (2) as tendências altruístas emergiram até aos 8 anos de idade e (3) as estratégias de malevolência começaram a emergir a partir dos 8 anos de idade. Estes resultados complementam a literatura relativamente escassa sobre malevolência e sugerem que este comportamento está intimamente ligado a preferências de consideração sobre os outros, o paroquialismo e os estágios de desenvolvimento das crianças.************************************************************Spite is defined as an act that causes loss of payoff to an opponent at a cost to the actor. As one of the four fundamental behaviours in sociobiology, it has received far less attention than its counterparts selfishness and cooperation. It has however been established as a viable strategy in small populations when used against negatively related individuals. Because of this, spite can either i) disappear or ii) remain at equilibrium with cooperative strategies due to the willingness of spiteful individuals to pay a cost in order to punish. This thesis sets out to understand whether propensity for spiteful behaviour is inherent or if it develops with age. For that effect, two game-theoretical experiments were performed with schoolboys and schoolgirls aged 6 to 22. The first, a 2 x 2 game, was tested in two variants: 1) a prize was awarded to both players, proportional to accumulated points; 2), a prize was given to the player with most points. Each player faced the following dilemma: i) to maximise pay-off risking a lower pay-off than the opponent; or ii) not to maximise pay-off in order to cut down the opponent below their own. The second game was a dictator experiment with two choices, (A) a selfish/altruistic choice affording more payoff to the donor than B, but more to the recipient than to the donor, and (B) a spiteful choice that afforded less payoff to the donor than A, but even lower payoff to the recipient. The dilemma here was that if subjects behaved selfishly, they obtained more payoff for themselves, while at the same time increasing their opponent payoff. If they were spiteful, they would rather have more payoff than their colleague, at the cost of less for themselves. Experiments were run in schools in two different areas in Portugal (mainland and Azores) to understand whether spiteful preferences varied with age. Results in the first experiment suggested that (1) students understood the first variant as a coordination game and engaged in maximising behaviour by copying their opponent’s plays; (2) repeating students preferentially engaged in spiteful behaviour more often than maximising behaviour, with special emphasis on 14 year-olds; (3) most students engaged in reciprocal behaviour from ages 12 to 16, as they began developing higher tolerance for their opponent choices. Results for the second experiment suggested that (1) selfish strategies were prevalent until the age of 6, (2) altruistic tendencies emerged since then, and (3) spiteful strategies began being chosen more often by 8 year-olds. These results add to the relatively scarce body of literature on spite and suggest that this type of behaviour is closely tied with other-regarding preferences, parochialism and the children’s stages of development.

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.

Um buraco na boca: edição crítica do romance experimental de António Aragão

Este projecto apresenta uma edição crítca do romance Um buraco na boca, de António Aragão, elaborada a partr dos testemunhos disponíveis na tradição impressa. É feita uma súmula do percurso e obra do autor, com destaque para as suas criações no campo da fcção. Associado a esse trabalho, apresenta-se uma proposta de defnição do conceito de romance experimental e respectvo mapeamento das produções que encaixam no modelo proposto. Faz-se ainda um comentário sobre os actuais desafos da Crítca Textual na era digital, tendo em vista o planeamento de uma edição electrónica de Um buraco na boca

Experimental and modeling studies on reverse electrodialysis for sustainable power generation

A potentially renewable and sustainable source of energy is the chemical energy associated with solvation of salts. Mixing of two aqueous streams with different saline concentrations is spontaneous and releases energy. The global theoretically obtainable power from salinity gradient energy due to World’s rivers discharge into the oceans has been estimated to be within the range of 1.4-2.6 TW. Reverse electrodialysis (RED) is one of the emerging, membrane-based, technologies for harvesting the salinity gradient energy. A common RED stack is composed by alternately-arranged cation- and anion-exchange membranes, stacked between two electrodes. The compartments between the membranes are alternately fed with concentrated (e.g., sea water) and dilute (e.g., river water) saline solutions. Migration of the respective counter-ions through the membranes leads to ionic current between the electrodes, where an appropriate redox pair converts the chemical salinity gradient energy into electrical energy. Given the importance of the need for new sources of energy for power generation, the present study aims at better understanding and solving current challenges, associated with the RED stack design, fluid dynamics, ionic mass transfer and long-term RED stack performance with natural saline solutions as feedwaters. Chronopotentiometry was used to determinate diffusion boundary layer (DBL) thickness from diffusion relaxation data and the flow entrance effects on mass transfer were found to avail a power generation increase in RED stacks. Increasing the linear flow velocity also leads to a decrease of DBL thickness but on the cost of a higher pressure drop. Pressure drop inside RED stacks was successfully simulated by the developed mathematical model, in which contribution of several pressure drops, that until now have not been considered, was included. The effect of each pressure drop on the RED stack performance was identified and rationalized and guidelines for planning and/or optimization of RED stacks were derived. The design of new profiled membranes, with a chevron corrugation structure, was proposed using computational fluid dynamics (CFD) modeling. The performance of the suggested corrugation geometry was compared with the already existing ones, as well as with the use of conductive and non-conductive spacers. According to the estimations, use of chevron structures grants the highest net power density values, at the best compromise between the mass transfer coefficient and the pressure drop values. Finally, long-term experiments with natural waters were performed, during which fouling was experienced. For the first time, 2D fluorescence spectroscopy was used to monitor RED stack performance, with a dedicated focus on following fouling on ion-exchange membrane surfaces. To extract relevant information from fluorescence spectra, parallel factor analysis (PARAFAC) was performed. Moreover, the information obtained was then used to predict net power density, stack electric resistance and pressure drop by multivariate statistical models based on projection to latent structures (PLS) modeling. The use in such models of 2D fluorescence data, containing hidden, but extractable by PARAFAC, information about fouling on membrane surfaces, considerably improved the models fitting to the experimental data.

Experimental characterization of an earth eco-efficient plastering mortar

Earthen plastering mortars are becoming recognized as highly eco-efficient. The assessment of their technical properties needs to be standardized but only the German standard DIN 18947 exists for the moment. An extended experimental campaign was developed in order to assess multiple properties of a ready-mixed earth plastering mortar and also to increase scientific knowledge of the influence of test procedures on those properties. The experimental campaign showed that some aspects related to the equipment, type of samples and sample preparation can be very important, while others seemed to have less influence on the results and the classification of mortars. It also showed that some complementary tests can easily be performed and considered together with the standardized ones, while others may need to be improved. The plaster satisfied the requirements of the existing German standard but, most importantly, it seemed adequate for application as rehabilitation plaster on historic and modern masonry buildings. Apart from their aesthetic aspect, the contribution of earthen plasters to eco-efficiency and particularly to hygrometric indoor comfort should be highlighted.

Estudo experimental do efeito da geometria da ancoragem no comportamento ao arrancamento de varão em betão

O presente estudo experimental pretende avaliar o comportamento da aderência entre varões em aço nervurado e o betão, a influência da geometria, do estado de fendilhação do betão e da presença de um varão transversal na zona de ancoragem, no comportamento desta. O bom desempenho das estruturas de betão armado depende da sua ligação e aderência entre os diferentes materiais utilizados na sua conceção, aço e betão. Foi com esse pressuposto que a presente dissertação avançou, de forma a serem estudadas as diversas geometrias e condições a que podem estar sujeitas as ancoragens. Para isso, foram elaborados e ensaiados dezasseis modelo de ancoragem: seis modelos em betão fendilhado e dez modelos em betão não fendilhado. Do estudo experimental desenvolvido, os resultados obtidos em betão não fendilhado dos ensaios de arrancamento “Pull-Out” são comparados com as recomendações NP EN 1992-1-1 [27], fib Model Code 2010 [14] e o Structural Concrete Building Code ACI 318-11 [4]. No presente estudo experimental também foi analisado o efeito da fendilhação do betão, permitindo assim compreender melhor o funcionamento e a resistência de uma ancoragem sujeita a essa situação. O efeito da presença de um varão transversal aplicado na zona do mandril foi também estudado.