Análise de fatores de concentrações de tensões em ligações tubulares

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil, perfil de Estruturas

Portugal, cidade e arquitectura

Revista do IHA, N.4 (2007), pp.6-23

Os Pintores de D. João V e a Invenção do Retrato de Corte

Revista do IHA, N.5 (2008), pp.132-151

Produção de compósitos Alumínio/NiTi através do processo híbrido de fricção linear

Os compósitos inteligentes de matriz metálica (CIMM) têm sido intensamente explorados nas últimas décadas devido à capacidade destes sistemas poderem alterar as suas propriedades mediante um estímulo externo. As ligas de Níquel-Titânio (Ni-Ti) são materiais inteligentes e desempenham, maioritariamente, funções de atuação ou controlo de vibrações nos sistemas em que se inserem, permitindo que estes apresentem características funcionais. A soldadura por fricção linear (SFL) tem sido uma alternativa aos processos de soldadura por fusão para materiais difíceis de soldar como as ligas de alumínio (AA) ou ainda na ligação de materiais dissimilares. No entanto, devido à ocorrência de defeitos, gerados como consequência do deficiente fluxo visco-plástico produzidos pela SFL, surgiram novas variantes deste processo, como a SFL assistida por corrente elétrica (SFLACE), que, por efeito de Joule, provoca o aquecimento do material processado e, consequente, aumento do fluxo visco-plástico, diminuindo ou eliminando a presença de defeitos. Este trabalho incide na produção de CIMM utilizando chapas de AA1100 reforçadas com Ni-Ti por SFLACE em configuração de junta sobreposta. As interfaces e os fluxos de material resultantes foram analisados recorrendo às técnicas de microscopia ótica (MO), SEM, EDS e difração de raio-x (DRX). O controlo de vibrações do CIMM produzido foi também estudado através de ensaios de vibração à temperatura ambiente, bem como a temperaturas superiores à de fim da formação da fase austenítica, e efetuaram-se ensaios de flexão e pull-out com vista à caracterização mecânica. Observou-se que o compósito produzido apresenta um fator de amortecimento superior quando o reforço se encontra na fase martensítica. O ensaio de pull-out confirmou a existência da ligação entre a matriz e o reforço, igualmente observada por SEM. O compósito produzido apresenta uma forte ligação entre os materiais dissimilares, com franca melhoria no caso das amostras processadas com corrente elétrica, obtendo-se um material com características funcionais.

Produção de matrizes à base de quitosano para o tratamento de feridas

A pele é o maior órgão do corpo humano cuja função é comprometida pela ocorrência de feridas. O tratamento de feridas representa uma fracção considerável dos gastos em saúde, sendo o desenvolvimento de novos métodos de tratamento alvo de grande interesse. Uma das vertentes desta investigação é a utilização de novas matérias-primas na produção de dispositivos médicos(DM) para o tratamento de feridas. O quitosano é um derivado da quitina, o segundo biopolímero mais abundante. As propriedades biológicas do quitosano tornam-no um bom candidato à produção de dispositivos médicos. Este trabalho teve como objectivo o desenvolvimento de DM para o tratamento de feridas à base de quitosano. Foram desenvolvidos três dispositivos: um hidrogel obtido a partir da coagulação de uma solução de quitosano, uma matriz porosa por liofilização, e uma matriz combinada de microfibras e nanofibras por fiação húmida e electrofiação, respectivamente. Verificou-se que o quitosano acelera o processo de cicatrização de feridas, levando a uma diminuição mais rápida do seu tamanho quando comparado com o tratamento tradicional e uma reepitelização compatível com um processo de regeneração adequado. O melhor desempenho no tratamento de feridas foi obtido com a utilização da matriz combinada pela conjugação das propriedades biológicas do quitosano com a elevada área superficial das nanofibras. Neste trabalho foram comparados pela primeira vez em paralelo três produtos à base de quitosano com características distintas como DM para o tratamento de feridas. O sucesso da concepção e desenvolvimento do hidrogel e da matriz porosa de quitosano permitiu a sua certificação e industrialização com os nomes comerciais HidroKi® e AbsorKi®, respectivamente. Concluiu-se que o quitosano é um material adequado à produção de DM inovadores e que pode ser manipulável em estruturas para diferentes aplicações.

Fotoionização de moléculas e átomos

Este trabalho, no âmbito da física atómica e molecular, é essencialmente um estudo experimental, por fotoionização, da estrutura electrónica de moléculas e átomos de elevada instabilidade, relevantes na indústria, atmosfera terrestre e astrofísica. Os estudos de física molecular compreendem a caracterização em fase gasosa, à temperatura ambiente e a decomposição térmica controlada até 1100 K, por fotoionização com radiação de ultravioleta de vácuo usando a fonte de He I (21.22 eV), das seguintes moléculas: azidoformato de metilo, N3COOCH3; azidoformato de etilo, N3COOCH2CH3; azidoacetato de etilo, N3CH2COOCH2CH3; azidoetanol, N3CH2CH2OH;2-azidopropionitrilo, CH3CH(N3)CN; e 3-azidopropionitrilo, N3CH2CH2CN. Os resultados de espectroscopia de fotoelectrões, para cada uma destas moléculas, são comparados com os resultados do estudo de pirólise pela técnica de isolamento em matriz de azoto molecular, à temperatura de 12 K, assistida por espectroscopia de infravermelho. Os compostos intermediários e produtos finais observados permitem propor mecanismos de decomposição térmica para cada um dos sistemas. A interpretação e atribuição das bandas espectrais relativas a cada molécula têm por base os cálculos ab initio (HF e MP2) e de funcional da densidade (BLYP e B3LYP) das propriedades moleculares dos seus confórmeros de equilíbrio. A radiação de sincrotrão de ultravioleta de vácuo é usada nos estudos, por fotoionização, do oxigénio e azoto atómicos e dos radicais OH e OD, os quais são produzidos in situ por descarga de microondas e/ou reacção rápida átomo molécula. Para cada um destes sistemas, apresentam-se medidas da secção eficaz parcial de fotoionização, σ i, e do parâmetro de assimetria, β. Nestes estudos é usada a radiação da estação de trabalho 4.2 do Sincrotrão Elettra, em Itália.

As Casas dos Açores da América do Norte: Um projeto ao serviço das comunidades açorianas na diáspora

Fruto do fantástico fluxo emigratório açoriano com destino aos Estados Unidos e ao Canadá, nasceram comunidades onde costumes e tradições são partilhados na mesma língua. Com a intenção de congregar os açorianos dispersos numa mesma região, preservar a matriz cultural açórica e assegurar a comunhão com as nove ilhas, as Casas dos Açores da América do Norte – objeto de análise do trabalho que agora apresentamos, são fundadas, crescem e modificam-se em prol das funções que assumem. São ao mesmo tempo espaços de recreação e apoio, onde o bem-estar do emigrante açoriano, açor-descendente ou simpatizante dos Açores assume um lugar vital à sua continuidade. Do ponto de vista metodológico, a presente investigação assume-se de carácter qualitativa e com uma abordagem multidisciplinar. Destaca-se aqui a importância da reflexão acerca das necessidades que se impõem ao futuro destas organizações.

Produção e caracterização de biobaterias a partir de matrizes de nano-microfibras

Na vanguarda do desenvolvimento tecnológico impõe-se o desenvolvimento de sistemas inovadores capazes de gerar energia eléctrica e de responder às necessidades relativas de miniaturização da nova geração de biodispositivos electrónicos portáteis, sem fios e auto-suficientes. O objectivo deste trabalho consistiu na produção e caracterização de um dispositivo electroquímico (biobateria) de espessura reduzida e flexível, capaz de gerar energia eléctrica a partir de fluidos biológicos, como o sangue ou suor. Parte da investigação incidiu sobre a produção e caracterização da matriz de nano-microfibras de policaprolactona. Esta matriz constitui a base dos dispositivos produzidos. Foi obtida através da técnica de electrofiação, consistindo numa membrana porosa, flexível e com elevada área superficial. Posteriormente, em ambas as faces da membrana foram depositados eléctrodos metálicos pela técnica de evaporação térmica assistida por canhão de electrões. Os estudos realizados, que incluíram a análise do comportamento electroquímico através de voltametria cíclica e espectroscopia de impedância, revelaram que os dispositivos produzidos apresentam um desempenho que depende do tempo de imersão em fluidos biológicos (como o suor), da espessura da membrana assim como dos materiais empregues na formação dos eléctrodos. Por último, procedeu-se à demonstração da aplicabilidade do dispositivo produzido colocando-o sobre pele suada e obtiveram-se valores de tensão e corrente promissores que podem levar à aplicação deste dispositivo em pacemakers, dispositivos biomédicos auto-alimentados, entre outros.

As inundações no Funchal: contributos para o Ordenamento do Território

A presente tese tem como tema de investigação a vulnerabilidade a inundações urbanas rápidas na baixa da cidade do Funchal. Pretende-se que seja um contributo científico-técnico no âmbito do Planeamento e Ordenamento do Território, no quadro da prevenção a eventos perigosos. Apresenta propostas de atuação com o objetivo de aumentar a resistência e a capacidade de recuperação a inundações urbanas rápidas, relativamente às observadas em eventos passados. A sua análise fez-se tendo em consideração as dimensões física, social e económica numa matriz de referência definida pela UNESCO-IHE (Insitute for Water Education). A dissertação é composta pela introdução onde são definidos os objetivos e a metodologia utilizados e por 4 capítulos: no capítulo 1 são apresentados alguns conceitos de inundações e vulnerabilidade; no capítulo 2 é caracterizada a área de estudo e a sua inserção no contexto regional, nas suas vertentes física e de evolução da população e da mancha urbana; no capítulo 3 são descritos os fatores desencadeantes e agravantes da inundação de 20 de fevereiro de 2010, tida como referência na análise da vulnerabilidade da baixa do Funchal; o capítulo 4, é onde se avalia a vulnerabilidade da cidade do Funchal a inundações rápidas e onde são equacionadas algumas propostas de atuação. Em anexo, encontram-se figuras e quadros, incluindo um mapa de topónimos citados no texto e quadros de dados usados na execução do presente trabalho. A área de estudo situa-se no concelho do Funchal, na ilha da Madeira. Este concelho é atravessado por um conjunto de três ribeiras, curtas e de pequena área mas com fortes declives. Nos setores médio e jusante destas ribeiras está situada a cidade do Funchal cuja baixa, constitui a nossa área de análise.

Novas matrizes para PDLCs com efeito de memória

O principal objetivo deste trabalho é desenvolver novas matrizes para PDLCs de modo a otimizar o par “matriz-cristal líquido”, diminuindo a ancoragem do cristal líquido na matriz para que este apresente maior efeito de memória permanente. Para tal, introduziram-se tensioativos a um dos sistemas estudados. No decorrer deste trabalho produziram-se filmes de cristal líquido disperso numa matriz polimérica (PDLC). Os filmes foram preparados a partir de uma mistura homogénea de cristal líquido comercializado pela MERCK e monómeros, nomeadamente dimetacrilato etoxilado de bisfenol a n=15 (BAEDMA n=15), diacrilato etoxilado de bisfenol a n=2 (BAEDA n=2) e diacrilato etoxilado de bisfenol a n=4 (BAEDA n=4) cuja polimerização foi realizada termicamente, utilizando o iniciador AIBN. Estudou-se ainda a opacidade/transparência dos filmes de PDLC, medindo-se a tensão elétrica necessária para a comutação entre os estados OFF/ON. Fizeram-se estudos eletro-óticos de modo a se determinar o efeito de memória permanente que os PDLCs apresentavam. Através desses estudos concluiu-se que o sistema BAEDA n=4/E7 (20/80) com 5% de TX100, possui um efeito de memória permanente de 99% e um E90 de 4 V/μm e o sistema BAEDA n=4/E7 (20/80) com 5% de TX45 possui um efeito de memória permanente de 85% e um E90 de 4V/μm. Os PDLCs produzidos caraterizaram-se através de Microscopia Eletrónica de Varrimento (SEM) com o objetivo de estudar a morfologia da rede polimérica, Microscopia de Luz Polarizada (POM) que permitiu observar a distribuição do cristal líquido na matriz, antes e depois de aplicar um campo elétrico e a Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) a fim de determinar a temperatura de transição vítrea (Tg) dos monómeros e dos polímeros.

Aplicação da metodologia TRIZ e da manutenção autónoma em atividades de manutenção industrial

A manutenção tem ganho cada vez maior importância entre as atividades das empresas industriais. O aumento constante das exigências do mercado motiva os responsáveis pela manutenção a procurarem novas metodologias e técnicas, que permitam melhorar a gestão da manutenção em todas as suas vertentes. A metodologia TRIZ (Teoria de Resolução Inventiva de Problemas) promove a inovação sistemática e a procura de novas soluções para os problemas existentes. Sendo a inovação um conceito da atualidade e bem presente nas empresas que queiram marcar as suas posições no mercado, o uso da metodologia TRIZ é uma boa forma de as empresas se diferenciarem, encontrando novas soluções inovadoras e mais criativas. Este aumento da criatividade poderá proporcionar vantagens em relação à concorrência. Uma das principais caraterísticas da manutenção autónoma é a inclusão de diferentes áreas funcionais das empresas nas atividades da manutenção. Uma das grandes vantagens da manutenção autónoma é a partilha das responsabilidades e conhecimentos entre os técnicos de manutenção e os operadores dos equipamentos. Os operados dos equipamentos ganham com isso a capacidade de realizar algumas operações elementares de manutenção, ajudando na deteção precoce de anomalias, podendo com isto reduzir as paragens e falhas de equipamentos, prolongar a vida útil dos mesmos, tendo por vezes influência direta na qualidade do produto final produzido e na imagem da empresa. O estudo desenvolvido no âmbito da presente dissertação centrou-se nas possibilidades e oportunidades da utilização conjunta da metodologia TRIZ e da manutenção autónoma, em busca de novas formas de solucionar problemas da manutenção. Sendo a combinação destas técnicas ainda pouco explorada, o presente estudo visa abrir novos caminhos em relação à utilização da metodologia TRIZ nos problemas da manutenção. No âmbito desta dissertação foram explorados vários conceitos e ferramentas da metodologia TRIZ para resolver três casos práticos de manutenção industrial.

Estudo da extração e caracterização de compostos bioativos a partir de casca, farelo e arroz de variedades portuguesas

O arroz é o alimento básico para milhões de pessoas no Mundo inteiro. Como tal, o seu valor nutricional é algo de extrema importância. Contudo, ao seu processamento está associado um desperdício dos resíduos que advêm do seu descasque e branqueamento, o farelo e a casca. O principal objetivo deste trabalho consistiu no estudo do valor nutricional do grão de arroz e da valorização dos resíduos (farelo e casca) através da avaliação da atividade antioxidante. O estudo foi aplicado a três frações do bago de arroz: grão, farelo e casca, de três subvariedades diferentes: opale, ariete e ellebi. Foi avaliado o perfil de macronutrientes nas amostras de arroz, entre eles o teor de humidade, cinza, proteína e gordura. O grão foi a fração que apresentou maior teor de humidade, o farelo a que apresentou maior teor de gordura e proteína e a casca maior teor de cinza. Os compostos bioativos foram extraídos pelo método de extração sólido-liquido, usando como solvente uma mistura aquosa de metanol. A caracterização dos compostos antioxidantes dos extratos foi analisada através do teste da eliminação dos radicais livres de DPPH (2,2-difenil-1-picrilhidrazilo) e pelo método de Folin-Ciocalteau. Para a identificação dos compostos bioativos foi utilizada a técnica de UPLC-PDA (Cromatografia líquida de ultra eficiência - Detetor de matriz de Fotodíodos). A casca foi o extrato que continha uma maior capacidade antioxidante e um maior conteúdo de fenólicos totais (TPC), e o extrato do grão o que apresentou menor valor. Identicamente, foi na casca onde se conseguiu identificar um maior número de compostos, entre os quais se destacam os ácidos gentísico, isoferúlico, vanílico, elágico, p-cumárico e levulínico. A extração de compostos antioxidantes de farelo e casca de arroz demonstrou ser uma via bastante promissora para a valorização destes resíduos.

Caracterização bioquímica de metaloproteinases de parasitas tripanosomatídeos

A identificação e caracterização de processos mediados por metaloproteinases de uma grande variedade de eucariotas está a avançar rapidamente, tanto a nível molecular como celular – e os muitos papéis que as proteases desempenham nestes organismos estão a ser trazidas para o foco. As metaloproteinases de matriz executam tarefas de ―housekeeping” comuns a muitos organismos, bem como funcionam a um nível muito mais específico no ciclo de vida dos parasitas, por exemplo. Papéis pivotais foram propostos em diferentes processos, como invasão e egressão de células, enquistação e desenquistação, catabolismo de proteínas, diferenciação, progressão do ciclo celular, citoaderência, e ainda estimulação e evasão ao sistema imune. No presente estudo, é feito o reconhecimento e a caracterização de metaloproteinases de dois diferentes extractos de parasitas protozoários: Trypanosoma brucei brucei e Leishmania infantum. A classificação de metaloproteases foi obtida a partir da inibição diferencial da actividade destas proteases sobre diferentes substratos (gelatina e caseína), tendo sido efectuada uma prospecção de inibidores selectivos com potencial para serem empregues em novas estratégias de quimioterâpeutica contra estes agentes. Adicionalmente, é feito um estudo bioinformático sobre uma metaloproteinase comum aos parasitas aqui abordados, alargando o estudo a outros organismos relacionados. Os resultados obtidos demonstram a presença de metaloproteinases capazes de degradar proteínas de matriz em ambos os extractos estudados, sendo possível inibir a sua actividade com concentrações relativamente moderadas de inibidores. Além disso, sugerem que em todos os eventos patológicos abordados neste estudo, a presença de metaloproteinases activas é estável no seu ciclo de vida e provavelmente na progressão da patologia provocada pelos diferentes agentes em estudo. A análise de todos os resultados e observações poderá possivelmente levar à identificação e integração de elementos comuns nos processos de invasão celular e progressão parasitária aqui abordados. Por essa razão, a compreensão destas interacções permanece um desafio importante.

Medições experimentais de ar exalado em ambiente hospitalar no serviço de Nefrologia

As análises ao ar exalado assumem cada vez uma maior importância como meio de diagnóstico não invasivo. O ar exalado encerra informações acerca do estado metabólico de cada pessoa, em particular, acerca das doenças, nutrição e medicação. Cada vez são em maior número os compostos encontrados na respiração humana com ligação a estados fisiológicos. A matriz respiratória, de caráter mais simples que a matriz sanguínea e urinária, é composta por gases inorgânicos, substâncias não voláteis e compostos orgânicos voláteis (VOCs). As concentrações individuais de cada VOC são na gama das partes por milhão (ppm) a partes por trilião (ppt), pelo que a sua deteção exige a utilização de uma técnica analítica com elevada sensibilidade. Este trabalho experimental teve como objetivo principal analisar os compostos orgânicos voláteis em doentes renais. Neste sentido, analisou-se o ar exalado de doentes em hemodiálise, antes e após o tratamento. Realizaram-se, também, análises ao ar exalado de doentes em estádios intermédios da doença renal crónica (DRC3 e DRC4), a fim de verificar a existência de um padrão evolutivo através da análise ao ar exalado. Para tal utilizou-se o BreathSpec®, uma técnica analítica não invasiva e de elevada sensibilidade, cujo princípio físico de funcionamento é a espetrometria de mobilidade iónica acoplada a uma coluna multicapilar (MCC-IMS). Este trabalho foi realizado em colaboração com a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa (FCT/UNL), NMT,S.A. e o serviço de Nefrologia do Hospital Garcia de Orta. Futuramente, pretende-se que esta técnica seja utilizada como meio de diagnóstico precoce da doença renal, bem como, nos casos de pacientes em estádio final da doença, avaliar a eficácia da hemodiálise.

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.