Concepção e teste de eléctrodos para pacemaker de estimulação diafragmática

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Caracterização de combustíveis derivados de resíduos obtidos a partir de resíduos industriais não perigosos

Numa década em que Portugal tem vindo a efectuar uma aposta clara nas energias renováveis, com vista a adquirir uma maior independência energética, os Combustíveis Derivados de Resíduos (CDR)surgem como uma via a explorar. A sua utilização terá de ser avaliada sob duas perspectivas, a obtenção de um combustível alternativo e, simultaneamente, a evolução na pirâmide da hierarquia da gestão integrada dos resíduos, minimizando a sua deposição em aterro. Como objectivos gerais desta dissertação destacam-se a caracterização físico-química de Combustível Derivado de Resíduos produzido a partir de resíduos industriais não perigosos e o estudo da influência da alteração da linha de produção na qualidade do produto final. Assim, o estudo aqui apresentado permite acrescentar algum conhecimento sobre a composição e características da fracção de maior poder calorífico presente nos resíduos industriais não perigosos. Para alcançar este objectivo realizaram-se duas campanhas de recolha de amostras e respectiva caracterização do poder calorífico inferior (PCI), da humidade, do cloro e de metais pesados, de acordo com normas internacionais. As campanhas foram separadas por aproximadamente um ano ao qual corresponderam linhas produtivas distintas. Em paralelo caracterizou-se o teor em biomassa e em carbono biogénico no CDR e nos Finos de modo a permitir, a futuros utilizadores, encararem estes combustíveis como contendo fracções de fontes de carbono de origem não fóssil e deste modo não serem tributáveis no âmbito do Comércio Europeu de Licenças de Emissão. Dos resultados mais relevantes realça-se que em média o CDR em estudo possui um teor em biomassa de 60 %, um PCI de 4000 cal/g, um teor em cloro de 1 % m/m (matéria seca), uma humidade de 6 % e uma concentração média em mercúrio inferior a 0,005 mg/MJ. Com os valores obtidos, o CDR enquadra-se na classe 3, para os parâmetros PCI e cloro, e na classe 1 para o mercúrio, segundo a classificação contemplada na NP 4486:2008. Os resultados permitem assim concluir sobre a adequabilidade do produto para valorização energética. O tratamento estatístico revelou que a quantidade de amostras analisadas foram genericamente suficientes para a caracterização da fracção de biomassa, do PCI e do cloro e insuficientes na determinação do teor em metais. No que respeita ao impacto da alteração da linha de produção nas características dos produtos verifica-se que no CDR não se evidenciou uma relação directa. Relativamente à qualidade dos Finos denota-se uma variação no teor em biomassa derivada do facto da distribuição granulométrica ser diferente e consecutivamente a composição não ser idêntica.

Soldadura por fricção linear assistida por corrente eléctrica das ligas AA 6082-T6 a Ti6Al4V

A ligação dissimilar de ligas de alumínio a ligas de titânio tem elevado potencial para aplicações nas indústrias aeroespacial, automóvel e naval, devido à sua baixa razão peso/resistência mecânica. Contudo, soldar ligas de alumínio a ligas de titânio apresenta-se como um grande desafio, principalmente devido à formação de fases intermetálicas frágeis que têm um efeito negativo nas propriedades mecânicas da junta. Neste estudo, foram realizadas ligações dissimilares das ligas AA6082-T6 a Ti6Al4V, por Fricção Linear assistida por Corrente Eléctrica. Para a utilização de corrente eléctrica na Soldadura por Fricção Linear foram desenvolvidas, produzidas e testadas duas novas ferramentas. A estrutura da ligação foi analisada, por microscopia óptica e electrónica de varrimento. Controlando os parâmetros de soldadura foi possível obter soldaduras topo a topo e sobrepostas com um bom aspecto superficial e com continuidade metálica na interface. Nas ligações topo-a-topo observaram-se defeitos na raiz do cordão. As estruturas na zona soldada dependem fortemente da posição do pino em relação à interface. O uso da corrente eléctrica permitiu reduzir os defeitos na raiz, como vazios e falta de ligação na mesma, sem afectar as características metalúrgicas da interface. A utilização da corrente eléctrica permite aumentar a viscoplasticidade do material e facilitar a deformação plástica à volta do pino.

Caracterização de propriedades nutricionais e antioxidantes de chás do Arquipélago dos Açores e valorização dos seus resíduos

Neste trabalho estudou-se a composição e actividade antioxidante de chás verdes e pretos (8 provenientes dos Açores, e 11 de outras origens), 4 chás vermelhos e 6 tisanas de ervas. A composição mineral das folhas de chá e das correspondentes infusões de 5 e 15 minutos foi avaliada no que se refere aos macroelementos (K, Ca, Mg e Na) com valor nutricional e ao alumínio (Al), tendo-se verificado que as suas concentrações dependem do tipo de chá e do tempo de infusão. A actividade antioxidante dos chás e tisanas foi avaliada pela reacção de Folin Ciocalteu, a actividade antiradicalar (DPPH) e actividade redutora férrica (FRAP). Estas actividades aumentaram ou diminuiram com o tempo de infusão e dependendo do tipo de chá e do teste específico o que indica diferentes cinéticas de extracção e degradação de compostos específicos. Os compostos fenólicos dos chás foram quantificados por HPLC-DAD e agrupados nas famílias de catequinas, metilxantinas, ácidos hidroxibenzóicos e hidroxicinâmicos, teoflavinas, flavonas, flavonóis, e seus derivados glicosilados e/ou acilados. A cinética de extracção destes compostos foi avaliada em dois chás dos Açores para tempos de infusão entre 5 min e 60 min. Testaram-se diferenças significativas na composição dos chás e correlações entre composição e actividade antioxidante. A valorização de resíduos dos chás Gorreana como matérias-primas para a produção de suplementos nutracêuticos foi estudada efectuando a extracção de dois chás dos Açores e de dois resíduos de chá utilizando água, etanol acetona e suas misturas. Os resultados mostraram que a polaridade do solvente afectou significativamente o teor de polifenóis, actividade antioxidante e actividade antimicrobiana dos extractos. Os extractos de chá verde inibiram o crescimento de bactérias gram-positivas (Staphylococcus aureus e Staphylococcus aureus resistentes à meticilina), e observou-se uma correlacção forte entre teor de polifenóis e as actividades antioxidante e antimicrobiana de extractos de chá.

Coprocessamento de CDR no processo de produção de cimento

A presente dissertação possui como objetivo avaliar o impacto e a viabilidade do coprocessamento de Combustíveis Derivados de Resíduos (CDR) no processo de produção de cimento, mais especificamente no Centro de Produção de Alhandra (CPA) da CIMPOR, quer a nível processual, quer a nível das emissões atmosféricas e da qualidade do produto final. O CDR é um dos combustíveis alternativos utilizados na indústria cimenteira, de modo a diminuir a dependência relativamente aos combustíveis fósseis, que tanto económica como ambientalmente, apresentam potenciais problemas para a indústria. Posto isto, o CPA encontra-se de momento a implementar a tecnologia que permitirá o coprocessamento deste combustível nos queimadores principais das suas linhas de produção, em adição ao coprocessamento no pré-calcinador, aumentando assim a capacidade de substituição térmica utilizando CDR. Para otimizar esta implementação, é necessário um estudo extensivo do CDR, uma vez que, devido à sua origem, nomeadamente nos resíduos urbanos e nos resíduos industriais banais, este possui características heterógenas, como a humidade, o poder calorífico e o teor em cloro. A presente dissertação careceu, antes de mais, de uma profunda revisão da literatura, uma vez que o coprocessamento de CDR ainda se encontra pouco documentado. Posteriormente, foram realizados Ensaios Industriais no CPA, onde se realizou o coprocessamento de CDR de origens destintas, bem como de outros combustíveis alternativos, nomeadamente Pneus Usados, Farinhas Animais e Resíduos de Veículos em Fim de Vida, de modo a realizar uma comparação eficiente que permitisse retirar conclusões válidas e onde foram monitorizadas as emissões atmosféricas, a qualidade do produto final e as alterações no processo. Nestes ensaios industriais, os resultados relativos ao CDR Urbano indicam que os principais obstáculos ao seu coprocessamento têm origem nas suas características de elevada humidade, teor em matérias orgânicas e teor em cloretos, e consistem nas emissões atmosféricas de COT e CO, na potencialização de agarramentos e no aumento da cal livre no clínquer. Quanto ao CDR Industrial, as problemáticas, originadas pelas suas frações mais ricas em cloretos, humidade e baixa densidade, consistem nas emissões de CO, COT e HF, ainda que as primeiras a menor escala que o CDR Urbano, na potencialização de agarramentos e no aumento da cal livre no clínquer. As conclusões retiradas são amplas e exigem trabalhos subsequentes, mas permitem validar a viabilidade do coprocessamento de CDR nos queimadores principais do CPA. Ainda assim, será necessário implementar medidas a curto prazo, como otimizar o controlo de qualidade e modelar a mistura dos diferentes combustíveis, e a longo prazo, como a consideração da implementação de um bypass para remover o cloro em excesso ou a ponderação da viabilidade de um sistema integrado de gasificação.

Caracterização de materiais soldados com base na medição de perfis de condutividade eléctrica

Trabalhos recentes têm demonstrado que a medição de perfis de condutividade eléctrica é uma técnica eficaz, rápida e não destrutiva para a caracterização de materiais metálicos ligados por soldadura por fusão ou no estado sólido. Os resultados referentes às ligas de alumínio mostram que existe uma estreita correlação entre os perfis de condutividade eléctrica e os perfis de dureza, sendo os primeiros determinados sobretudo pelo tamanho de grão. Relativamente às ligas de aço, verifica-se que os perfis de condutividade eléctrica também permitem identificar as diferentes zonas termicamente afectadas devido aos processos de soldadura por fusão, as quais são geralmente descritas por zona fundida (ZF) e zona termicamente afectada (ZTA), sendo a sua extensão dependente sobretudo da Entrega Térmica (ET). Contudo, em algumas ligas, as características metalúrgicas que controlam as variações de condutividade eléctrica não estão devidamente descritas ou compreendidas. Nesse sentido, o objectivo do presente trabalho foi caracterizar os perfis de condutividade eléctrica em diferentes ligas de aço soldadas por fusão, identificando os principais aspectos metalúrgicos que lhes estão subjacentes. Foram realizados cordões de soldadura SER e TIG de aços P11, P22 e não ligado com diferentes parâmetros de soldadura. Os perfis de condutividade eléctrica foram medidos com sondas de correntes induzidas e com sondas de quatro pontos a diferentes profundidades, tendo sido comparados com os respectivos perfis de microdureza Vickers. Os resultados mostram que existe uma boa correlação entre a condutividade e a dureza, sendo que a condutividade é essencialmente determinada pelo tamanho de grão, e pela morfologia da fase ferrítica. A ferrite Witmanstatten facilita a passagem de corrente eléctrica ao contrário da ferrite poligonal que constitui um obstáculo à passagem de electrões. Pode confirmar-se que a medição dos perfis de condutividade é uma técnica com elevado potencial para complementar, ou em alguns casos substituir, a medição de durezas em ligas de aço soldadas por fusão.