Fouling em permutadores de calor na refinaria de Sines: diagnóstico e recomendações

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

Estudo técnico-económico de um sistema solar termoelétrico com back-up a biomassa

Este trabalho consistiu no estudo técnico-económico (dimensionamento) de uma central térmica solar de torre norte, com back-up a biomassa (pellets) para produção de energia elétrica. A partir da plataforma PVGIS obteve-se a irradiação normal direta, DNI, da região do Alentejo, Portugal, segundo critérios descritos na secção 3.1. O valor anual obtido foi de 2319 !"ℎ/%&, valor este que foi convertido em energia elétrica, obtendo-se, assim, um montante de 105.761.800 kWh por ano, em 25 anos. Estas importâncias foram obtidas através dos equipamentos que constituem a central, entre eles o campo solar (composto por 2067 helióstatos com área total de 188097 %&), a torre (convertendo a concentração da DNI para energia térmica ao fluído de transferência de calor, HTF), o bloco de potência (composta por permutador de calor, turbina, gerador elétrico e outros) e com ajuda de uma caldeira a biomassa (pellets) que consome cerca de 24.001,23 toneladas de pellets por ano. O estudo económico foi realizado num modelo executável no Excel, calculando, assim, o custo total do sistema, 138.515.886,87 €. A partir deste valor calcularam-se os indicadores económicos (Valor Atualizado Líquido, VAL=-12.282540,28 €) com uma tarifa bonificada de 0,22114 €/kWh, que indica que o sistema termo solar com back-up a biomassa (pellets) não é viável economicamente (e o mesmo acontece com o sistema termo solar sem a biomassa). O dimensionamento técnico do sistema CSP de torre é feito a partir de um modelo matemático executado em Excel e MatLab e pelo software System Advisor Model, SAM e o da caldeira a pellets é concretizado também no Excel. Os resultados do modelo matemático foram comparados com os valores obtidos no SAM para o mês típico de julho comprovando, assim, as fórmulas e conceitos contidos no estado da arte. Realizou-se, também, uma comparação dos valores anuais do sistema obtidos no SAM com os valores reais da Gemasolar (em Espanha), demonstrando então a veracidade dos valores obtidos no dimensionamento feito para Portugal.

Efeito ilha de calor na cidade de Lisboa – proposta de medidas de mitigação

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, perfil Engenharia Ecológica

Desinfestação de diferentes tipos de papel utilizando o calor solar: estudo dos seus efeitos em estufa e aplicação sob diferentes condições climatéricas

Dissertação de Mestrado em Conservação e Restauro área de especialização: Documentos Gráficos

Desenvolvimento de formulações de elementos finitos para problemas de transferência de calor

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil de Estruturas

Entre o homem e a matéria (da intimidade da matéria por acção da vida e do calor)

O que é a matéria? Como alcançar a sua intimidade? Esta investigação parte de um questionamento e procura desenvolver uma reflexão à luz de um duplo olhar indissociável e humano, artístico e científico. Do ponto de vista pessoal/profissional, o processo de trabalho configurou-se como um contributo transversal e reflexivo que dá visibilidade à natureza constituinte da interacção sujeito-matéria (matéria do corpo, matéria do mundo) e que se revela numa alteridade de caminho subjacente ao próprio fazerr tíastico. Neste contexto, as investigações científica e artística decorrem em paralelo. Do ponto de vista epistemológico e estético, a temática contextualiza-se no pensamento contemporâneo e integra-se na óptica de Gaston Bachelard (com destaque para as obras O Materialismo Racional e A Poética do Espaço). Em Bachelard, a raíz de ser-se humano decorre da articulação entre a razão e a imaginação. Desta forma, partimos de uma dialéctica que possibilita o aprofundamento do conceito. Entre o olhar que normaliza, que procura, que discerne e o que é olhado e se deixa submergir pelo mundo, cria-se um movimento relacional e de abertura. Do ponto de vista científico, desenvolvem-se duas linhas de investigação (duas formas de aproximação da intimidade da matéria): uma por acção da vida e a outra por acção do calor. No decorrer das investigações, o aprofundamento do conceito possibilita uma articulação de sentido que coloca em causa o próprio fazer artístico. Entre o homem e a matéria, dá-se a inversão do sentido de habitar e é o acto poiético que torna visível esse indizível. A série de trabalhos artísticos que acompanha a dissertação advém de duas exposições que foram desenvolvidas no contexto da investigação e apresentadas no Museu Nacional da Ciência e História Natural da Universidade de Lisboa.

A onda de calor de Agosto de 2003 e os seus efeitos sobre a mortalidade da população portuguesa

RESUMO - Portugal continental, como outros países europeus, foi afectado por uma onda de calor de grande intensidade no Verão de 2003, com efeitos na mortalidade da população. O excesso de óbitos associados à onda de calor foi estimado pela comparação do número de óbitos observados entre 30 de Julho e 15 de Agosto de 2003 e o número de óbitos esperados se a população tivesse estado exposta às taxas de mortalidade médias do biénio 2000-2001 no respectivo período homólogo. Os óbitos esperados foram calculados com ajustamento para a idade. O número de óbitos observados (O) foi superior ao número esperado (E) em todos os dias do período estudado e o seu excesso global foi estimado em 1953 óbitos (excesso relativo de 43%), dos quais 1317 (61%) ocorreram no sexo feminino e 1742 no grupo de 75 e + anos (89%). A nível distrital, Portalegre teve o maior aumento relativo do número de óbitos (+89%) e Aveiro o menor (+18%). Numa área geográfica contínua do interior do território (Guarda, Castelo Branco, Portalegre e Évora) houve aumentos relativos superiores a 80%. Em termos absolutos, o maior excesso de óbitos ocorreu no distrito de Lisboa (mais cerca de 396) e no do Porto (mais cerca de 183). As causas de morte «golpe de calor» e «desidratação e outros distúrbios metabólicos» tiveram os aumentos relativos mais elevados (razões O/E de, respectivamente, 70 e 8,65). Os maiores aumentos absolutos do número de óbitos ocorreram no grupo das «doenças do aparelho circulatório» (mais 758), nas «doenças do aparelho respiratório» (mais 255) e no conjunto de «todas as neoplasias malignas» (mais 131). No período da onda de calor e no período de comparação, a percentagem dos óbitos que ocorreu nos hospitais (52% e 56%), no domicílio (32 e 33%) e em «outros locais» foi semelhante. A discussão sobre os factores que condicionaram a obtenção dos valores apresentados, relativos ao excesso de óbitos por sexo, grupo etário, distrito, causa e local da morte, permite concluir que os mesmos se afiguram adequados para medir a ordem de grandeza e caracterizar o efeito da onda de calor na mortalidade. O erro aleatório, medido pelos intervalos de confiança, e alguns possíveis erros sistemáticos associados ao período de comparação escolhido não deverão afectar de modo relevante as estimativas.

Comportamentos das famílias portuguesas em épocas de calor e durante a onda de calor de Agosto de 2003

RESUMO - Este estudo teve como principal objectivo a caracterização das atitudes e da adopção de medidas de protecção em períodos de calor e em particular conhecer aquelas que efectivamente foram adoptadas durante a onda de calor de Agosto de 2003 (29 de Julho a 15 de Agosto). Foi realizado um inquérito por via postal, aplicando um questionário aos indivíduos de 18 e mais anos das unidades de alojamento (UA), que constituem a amostra ECOS (Em Casa Observamos Saúde) do Observatório Nacional de Saúde. Estudaram-se 769 indivíduos, o que correspondeu a 25,6% da totalidade dos indivíduos elegíveis nas UA. Uma vez que a amostra ECOS não é autoponderada, foram ponderados os resultados das unidades de alojamento pela variável do Instituto Nacional de Estatística (INE) «número de famílias clássicas» por região e pela «população residente segundo o nível de instrução» obtidas pelos censos de 2001. Os comportamentos referidos como adoptados em épocas de calor que apresentaram maiores percentagens foram «tomar duches ou banhos» (84,6%), «ingestão de líquidos» (79,6%), «uso de roupa leve, larga e clara» (73,2%) e «tomar refeições leves» (53,7%). Durante a onda de calor de 2003, a maior parte da população (92,5%) leu, ouviu ou viu informação sobre os cuidados a ter durante a onda de calor, tendo sido a televisão (95,2%), a rádio (56,3%) e os jornais (49,3%) os meios de comunicação social mais referidos. Cerca de metade da população (51,4%) informou alguém, fundamentalmente a família, sobre os cuidados a ter. Com efeito, durante esta onda de calor verificou-se um maior cuidado em relação a comportamentos mais prejudiciais em épocas de maior calor. Por um lado, a população portuguesa andou menos ao sol (49,4%), fez menos viagens de carro/transportes à hora do calor (39,8%), realizou menos actividades que exigiriam esforço físico (32,5%) e também houve alguma preocupação em beber menos bebidas alcoólicas (26,5%). Por outro lado, aumentaram os comportamentos que já são mais habituais durante o período de Verão, tais como abrir as janelas durante a noite (40,8%), tomar refeições leves (46,7%), tomar mais duches ou banhos (58,5%), o uso de roupas leves largas e claras (42,5%) e o uso de ventoinhas (37,8%). A alteração do comportamento andar ou estar ao sol sem restrições aumenta com o número de meios de comunicação onde se obteve informação. Abrir as janelas de casa durante a noite e tomar duches ou banhos apresentou uma associação com o número de meios de comunicação onde se obteve informação e com o número de pessoas que prestaram informação. Ingerir líquidos e usar roupa leve, larga e clara mostrou também uma dependência do número de meios de comunicação onde se obteve informação.

A influência da linguagem na construção de conceitos científicos: um estudo com alunos do 10º ano

Dissertação de mestrado em Ciências da Educação: área de Educação e Desenvolvimento

Cristalização do clorato de sódio

Este trabalho está divido em três partes, sendo a primeira a melhoria das condições operatórias da cristalização do clorato de sódio, a segunda parte o efeito dos sulfatos na quantidade de crómio no produto final e a terceira parte baseia-se na determinação de um método para remover sulfatos. A produção de clorato de sódio é realizada por via electroquímica a partir de uma solução de NaCl (salmoura). De seguida o clorato de sódio é produzido por cristalização a frio. Como a agitação e as rampas de arrefecimento são importantes na definição da granulometria, tentou-se optimizar o processo tentando aumentar o tamanho do grão, diminuindo a distribuição granulométrica e verificar se é possível obter um aumento da produção. Assim começou-se por caracterizar o sistema a 69 rpm para se verificar as diferenças quando comparadas com o aumento da agitação para 97,5 rpm. Começou-se por verificar o comportamento do C003 em termos da quantidade de sólidos ao longo do vazamento, concluindo-se que para cada nível do C003 a quantidade de sólidos é aproximadamente constante. Após a caracterização do C003, verificou-se a granulometria do produto final, onde se verificou uma grande DTC. De seguida verificou-se a eficiência do EP para diferentes tempos de residência, verificando-se que nas condições de funcionamento actuais, débito de 12 m3 /h, é eficiente assim como para um débito de 15,6 m3/h. Após a caracterização da etapa final de cristalização, começou-se por caracterizar o sistema em si de cristalização, nomeadamente o C901/3 e o C902/3. Como em cristalização a homogeneidade do cristalizador é um factor muito importante para evitar a grande DTC que se verifica no produto final, fomos verificar a homogeneidade do C901/3 e do C902/3. Assim se verifica que os dois cristalizadores são pouco homogéneos. No entanto verifica-se que na primeira etapa de cristalização deveríamos ter uma agitação de 69 rpm, para que o cristalizador seja totalmente homogéneo. Após verificarmos que o C902/3 não é homogéneo, fomos aumentar a agitação para 97,5 rpm onde verificamos que o sistema ainda não é homogéneo mas passamos de uma razão entre a massa total em baixo e a massa total em cima de 4,1 para 1,5. Verifica-se assim por extrapolação linear que a velocidade de agitação para uma razão 1 é de 103 rpm. Como se sabe que o método de secagem é importante, fomos verificar qual o método de secagem que nos daria resultados concordantes em cada um dos ensaios, assim verificou-se, que o melhor método seria após a filtração a vácuo, lavar os cristais com uma solução saturada de clorato de sódio e posteriormente secá-los com papel absorvente para lhe retirarmos a maior humidade e de seguida secá-los ao ar durante pelo menos três horas. Antes de se começarem a fazer ensaios para tentar optimizar o processo foi-se verificar o coeficiente de transferência de calor para podermos verificar o que acontece com o aumento da velocidade de agitação, assim como com as diversas rampas de arrefecimento testadas. Verifica-se assim que no C902/3 nos ensaios a 69 rpm, com a rampa de cristalização actual, temos um valor médio de 10000 Kcal/ºC.h e nos ensaios a 97,5 rpm temos um coeficiente de transferência de calor variável entre 10000 Kacl/ºC.h e 15000 Kcal/ºC.h conforme a abertura da válvula. Para se verificar o efeito do aumento da agitação na granulometria, recolheram-se amostras e determinou-se a granulometria para cada uma das rampas de cristalização testadas. Verifica-se assim que a massa total obtida não é sempre a mesma, variando de ensaio para ensaio, não se verificou realmente um aumento da granulometria, verificando-se sim um aumento da massa total. No entanto nos ensaios em que a temperatura final é inferior a 0ºC, obtivemos menor quantidade de finos. Por fim fomos determinar a zona óptima de funcionamento tendo em conta o diagrama ternário do sistema. Assim verifica-se que a zona de maior produção é entre -5ºC e -10ºC. No entanto tendo em conta a capacidade da instalação frigorífica, verifica-se que é inviável levar o sistema a -10ºC. Para verificar o efeito dos sulfatos na quantidade de crómio no produto final fizeram-se vários ensaios em laboratório de cristalização por frio em que variávamos as quantidades de cloreto de sódio, de dicromato de sódio e de sulfato de sódio. Verifica-se assim que uma maior quantidade de sal no início da cristalização provoca um aumento na quantidade de crómio no produto final. Para se remover os sulfatos do processo, foi-se testar inicialmente um método utilizando uma resina de permuta iónica para reter os sulfatos na parte de depuração da salmoura e um método de cristalização por frio para remover sulfato das águas mães do processo. Nos ensaios de remoção de sulfatos por permuta iónica verificou-se que a resina Purolite A400, a indicada para remoção de sulfatos, não remove nada. No caso da cristalização por frio para remoção de sulfatos fizeram-se ensaios para uma temperatura de cristalização a cerca de -10ºC. Neste caso verificouse que se conseguiu remover cerca de 70% dos sulfatos, mas também, se removeu cerca de 40% de clorato de sódio. Como a capacidade da instalação frigorífica é limitada, este método torna-se inviável.

Métodos computacionais em engenharia mecânica

Este estudo pretende mostrar algumas aplicações dos métodos computacionais na actividade de projecto em Engenharia Mecânica. Apresentam-se problemas concretos de engenharia que foram abordados durante um estágio realizado no CERN – Centre Européen pour la Recherche Nucléaire, e onde foram utilizados: a) o método dos elementos finitos para cálculo de temperaturas e fluxos de calor e a sua influência sobre os deslocamentos, tensões e deformações que ocorrem numa peça; b) o método híbrido dos elementos finitos/volumes finitos para a discretização das equações de Navier-Stokes e a análise do escoamento de fluidos; c) um algoritmo genético para a obtenção da solução óptima de um problema estrutural. O projecto em engenharia é uma actividade cada vez mais complexa, que requer o uso de ferramentas computacionais sofisticadas tais como os programas ANSYS e MATLAB que foram utilizados no estudo. A criação de modelos numéricos e a análise do seu comportamento com estas ferramentas requer simultaneamente um bom conhecimento dos princípios que estão na base do seu desenvolvimento e uma boa perícia na sua manipulação. Com elas é possível obter soluções quando os constrangimentos do projecto são exigentes e análises detalhadas do comportamento estrutural são necessárias. Neste estudo pretende-se também demonstrar que uma combinação inovadora destas ferramentas pode contribuir para obter aplicações úteis para a actividade de projecto em engenharia.

A experiência de Joule revisitada

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de mestre em Física Laboratorial, Ensino e História da Física

Modelação térmica e de tensões residuais de soldadura de metais duros

Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Necessidades de arejamento no processo de compostagem

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, Perfil de Engenharia Sanitária