Concepção e projecto de um sistema para medição de caudal de gás

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica(2º Ciclo)

Análise do sistema de tratamento de efluentes gasosos de uma central de valorização energética de resíduos sólidos urbanos

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre Em Engenharia Química e Biológica Ramo de processos Químicos

Vazão em soleiras controladas ou não por comportas

Os controladores de caudal, normalmente implementados em sistemas Supervisory control and data acquisition (SCADA), apresentam uma grande relevância no controlo automático de canais de adução. Para garantir que os controladores de caudal sejam fiáveis em todo o seu domínio de funcionamento (em situações de escoamento com ressalto livre ou submerso e de transição entre escoamentos com ressalto livre e ressalto submerso) foram comparados os resultados dos ensaios experimentais com diferentes métodos de cálculo da vazão em comportas e/ou sobre soleiras. O programa de ensaios foi realizado nos canais laboratorial e experimental da Universidade de Évora. Foram realizados ensaios em comportas planas verticais e em soleiras do tipo Waterways Experiment Station (WES) controladas ou não por comportas planas verticais. Em ambos os casos, foram contempladas as situações de escoamento com ressalto livre e submerso. Os resultados obtidos mostram que: a) para as comportas, o método Rajaratnam e Subramanya (1967a) conduz a bons resultados com um erro percentual médio absoluto MAPE < 1% para o escoamento com ressalto livre e MAPE < 4% para o submerso; a transição entre escoamentos foi identificada corretamente por este método; b) para as soleiras, obtiveram-se bons resultados para o escoamento com ressalto livre para o método USACE (1987), com MAPE < 2%, e para o submerso através do método Alves e Martins (2011), com MAPE < 5%; a transição entre escoamentos pode ser considerada adequada de acordo com a curva experimental de Grace (1963); c) para soleiras controladas por comporta, conseguiram-se bons resultados para o escoamento com ressalto livre recorrendo à equação dos orifícios de pequenas dimensões, com MAPE < 1, 5%, e para o submerso com a equação dos orifícios totalmente submersos com MAPE < 1, 6%; em ambos os casos foi necessária calibração do coeficiente de vazão; a transição entre escoamentos foi adequada pelo método de Grace (1963). Com base nos resultados obtidos, foi possível definir um algoritmo de vazão generalizado para comportas e/ou soleiras que permite a determinação da vazão para as situações de escoamento com ressalto livre e submerso incluindo a transição entre escoamentos; ABSTRACT: Flow controllers, usually implemented in Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) systems, are very important in the automatic control of irrigation canal systems. To ensure that flow controllers are reliable for the entire operating range (free or submerged flow and flow transitions) the experimental results were compared with different methods of flow measurement for gates and/or weirs. The test program was conducted in the laboratory flume and in the automatic canal of the University of ´Evora. Tests were carried in sluice gates and in broad-crested weirs controlled or not by sluice gate. In both cases free and submerged flow conditions were analyzed. The results show that: a) for the sluice gates, the method of Rajaratnam e Subramanya (1967a) leads to good results with a mean absolute percentage error (MAPE) < 1% for free flow and MAPE < 4% for submerged flow. The transition between flows is correctly identified by this method; b) for the uncontrolled weir, good results were obtained for free flow with the method USACE (1987) with MAPE < 2%, and for submerged flow by the method Alves e Martins (2011) with MAPE < 5%. The transition between flows can be accurately defined by the experimental curve of Grace (1963); c) for the controlled weir, good results were achieved for the free flow with the small orifice equation with MAPE < 1.5% and for submerged flow with the submerged orifice equation with MAPE < 1.6%; in both cases the calibration of the discharge coefficient is needed. The transition between flows can be accomplished through Grace (1963) method. Based on the obtained results, it was possible to define a generalized flow algorithm for gates and/or weirs that allows flow determination for free and submerged flow conditions including the transition between flows.

Supervisão e controlo de um sistema de canais de rega. Parte II-Calibração hidráulica

O artigo faz uma apresentação breve do sistema de supervisão e controlo (SCADA) desenvolvido para as redes primária e secundária de canais do Aproveitamento Hidroagrícola de Idanha-a-Nova, já instalado e calibrado, dando uma atenção muito especial ao desenvolvimento e calibração dos controladores de caudal para comportas associadas ou não a soleiras descarregadores. Os controladores de caudal desenvolvidos para o SCADA permitem o cálculo do caudal para todas as situações de funcionamento das comportas, garantindo a continuidade das soluções nas passagens do escoamento tipo descarregador para tipo comporta e da situação de ressalto livre para ressalto parcial ou totalmente afogado, em ambos os sentidos. O coeficiente teórico de vazão usado para iniciar o algoritmo de vazão geral foi ajustado no campo com recurso a estimativas de caudal realizadas com dois tipos de caudalímetros e para duas aberturas diferentes de cada comporta e/ou dois regimes permanentes para cada uma das instalações. Foram usados dois tipos de caudalímetros, ambos transdutores acústicos baseados no efeito de Doppler, um fixo no rasto dos canais e o outro portátil e montado numa plataforma flutuante. O artigo faz também uma apresentação breve dos caudalímetros usados, apresenta os resultados das medições de caudal efetuadas e ainda os valores corrigidos para os coeficientes de vazão.

Inter-lamellar shear resistance confers compressive stiffness in the intervertebral disc: An image-based modelling study on the bovine caudal disc

The intervertebral disc withstands large compressive loads (up to nine times bodyweight in humans) while providing flexibility to the spinal column. At a microstructural level, the outer sheath of the disc (the annulus fibrosus) comprises 12–20 annular layers of alternately crisscrossed collagen fibres embedded in a soft ground matrix. The centre of the disc (the nucleus pulposus) consists of a hydrated gel rich in proteoglycans. The disc is the largest avascular structure in the body and is of much interest biomechanically due to the high societal burden of disc degeneration and back pain. Although the disc has been well characterized at the whole joint scale, it is not clear how the disc tissue microstructure confers its overall mechanical properties. In particular, there have been conflicting reports regarding the level of attachment between adjacent lamellae in the annulus, and the importance of these interfaces to the overall integrity of the disc is unknown. We used a polarized light micrograph of the bovine tail disc in transverse cross-section to develop an image-based finite element model incorporating sliding and separation between layers of the annulus, and subjected the model to axial compressive loading. Validation experiments were also performed on four bovine caudal discs. Interlamellar shear resistance had a strong effect on disc compressive stiffness, with a 40% drop in stiffness when the interface shear resistance was changed from fully bonded to freely sliding. By contrast, interlamellar cohesion had no appreciable effect on overall disc mechanics. We conclude that shear resistance between lamellae confers disc mechanical resistance to compression, and degradation of the interlamellar interface structure may be a precursor to macroscopic disc degeneration.

Determinación del ciclo biológico de Sitotroga cerealella olivier hospedero facticio de Trichogramma pretiosum Riley, en la cría comercial del Centro de Investigación y Reproducción de Controladores Biológicos de la UNAN-León

En el Centro de Investigación y Reproducción de Controladores Biológicos (CIRCB) de la UNAN, León, se determinó el ciclo biológico de Sitotroga cerealella Olivier , con el objetivo de validar el protocolo de producción de Sitotroga en las nuevas condiciones de laboratorio. La producción masiva de Trichogramma comprende dos fases generales: obtención de huevos de Sitotroga cerealella Olivier, hospedero utilizado para la reproducción masiva; y, la parasitación de esos huevos por Trichogramma . Se han realizado estudios sobre la biología de Sitotroga para mejorar la producción y optimizar la cría de Trichogramma . Se colocaron huevos blancos recién ovipositados y granos de trigo (como sustrato), provenientes de la cría masiva. Estos fueron pu estos en 25 platos petri, a razón de 3:6 (granos: huevos) por plato, diariamente se observaron y anotaron todos los cambios desde huevo hasta pupa. Cuando los adultos emergieron se aislaron en parejas para determinar la postura de huevos, hasta su muerte. A una temperatura y humedad promedio de 29 ºC y 76%, respectivamente, el ciclo biológico de Sitotroga se cumplió en 35.34 días en promedio. La fase de huevo duró 6.2 ± 0.46, larva 16.06 ± 2.62, pupa 5.78 ± 1.29 y adulto 7.3 ± 3.42 días en promedio. La larva pasó por 4 instares larvales: el primero duró 3.57 ± 0.72 días, el segundo 3.43 ± 0.86 días, el tercero 3.28 ± 1.17días y, el cuarto instar y la prepupa duró 5.78 ± 1.57 días. Paralelamente se montó otro ensayo utilizando un marco de incubación de la cría masiva de Sitotroga. Se colocó un termómetro en su interior para medir el comportamiento de la temperatura interna en relación con la temperatura y humedad de la Sala de Incubación donde fue ubicado, manteniendo una relación directamente proporcional durante el ensayo. A los 22 días se traslado al interior de un gabinete de producción para extraer diariamente la producción de huevos y adultos de Sitotroga. Se extrajo un total de 24.22 g de huevos con un promedio de 0.64 g por día; se recolectaron 211g de adultos y 5.7g por día durante 38 días, el 80% de la producción de huevos se obtuvo en los primeros 22 días. Los adultos extraídos pasaron a marcos de oviposición para seguir recolectando huevos hasta su muerte. La temperatura y humedad de las salas de producción del insecto (Sala de Incubación, Sala de Emergencia de adultos y Sala de Oviposición) influyen sobre su desarrollo biológico, manteniendo una óptima producción en un rango entre 70 - 80% y 26 - 30ºC de humedad y temperatura respectivamente.

Diagnóstico epidemiológico de la prevalencia de brucelosis y tuberculosis a traves de las pruebas de campo Rosa de Bengala y Tuberculinica (Ano-caudal) respectivamente en bovinos del municipio de San José de los Remates, Boaco

La presente investigación se realizó con la finalidad de determinar la prevalencia de Brucelosis y Tuberculosis en condiciones tradicionales en hatos de doble propósito en diferentes comarcas del municipio de San José de los Remates. El municipio de San José de los Remates, se encuentra ubicado entre las coordenadas 12º35° de latitud norte y 85º45' longitud oeste, al noroeste del departamento de Boaco, asentado sobre la cordillera de Amerrisque, San José de los Remates se encuentra a 96 km de la capital Managua y a 44 km de la cabecera departamental. Boaco. Se llevó a cabo un estudio preliminar en 72 tincas, con un total 3,992 bovinos muestreados de los cuales se tomaron todas las muestras correspondientes a la zona del municipio antes mencionado siendo analizadas en el laboratorio regional de Juigalpa. Para la detección de anticuerpos contra Brucella abortus se utilizó la prueba de Rosa de Bengala y la prueb a tubercu linica ano-caud al para diagnosticar Tubercul osis. La in formación fue facilitada por los productores acerca de sus explotaciones pecuarias y los resultados en el caso de Rosa de Bengala fueron suministrados por el Departamento de Serología de la Red Nacional de Laboratorio de diagnóstico veterinario Región V. mientras que el de Tuberculosis fue dado por los encargados de la aplicación de tuberculina . Los resultad os manifiestan una prevalencia global de Brucelosis y Tuberculosis Bovina del 0.0% de las comarcas situadas en el municipio.

Hardware Reconfigurável para Controladores Nebulosos.

Controle de processos é uma das muitas aplicações que aproveitam as vantagens do uso da teoria de conjuntos nebulosos. Nesse tipo de aplicação, o controlador é, geralmente, embutido no dispositivo controlado. Esta dissertação propõe uma arquitetura reconfigurável eficiente para controladores nebulosos embutidos. A arquitetura é parametrizável, de tal forma, que permite a configuração do controlador para que este possa ser usado na implementação de qualquer aplicação ou modelo nebuloso. Os parâmetros de configuração são: o número de variáveis de entrada (N); o número de variáveis de saída (M); o número de termos linguísticos (Q); e o número total de regras (P). A arquitetura proposta proporciona também a configuração das características que definem as regras e as funções de pertinência de cada variável de entrada e saída, permitindo a escalabilidade do projeto. A composição das premissas e consequentes das regras são configuráveis, de acordo com o controlador nebuloso objetivado. A arquitetura suporta funções de pertinência triangulares, mas pode ser estendida para aceitar outras formas, do tipo trapezoidal, sem grandes modificações. As características das funções de pertinência de cada termo linguístico, podem ser ajustadas de acordo com a definição do controlador nebuloso, permitindo o uso de triângulos. Virtualmente, não há limites máximos do número de regras ou de termos linguísticos empregados no modelo, bem como no número de variáveis de entrada e de saída. A macro-arquitetura do controlador proposto é composta por N blocos de fuzzificação, 1 bloco de inferência, M blocos de defuzzificação e N blocos referentes às características das funções de pertinência. Este último opera apenas durante a configuração do controlador. A função dos blocos de fuzzificação das variáveis de entrada é executada em paralelo, assim como, os cálculos realizados pelos blocos de defuzzificação das variáveis de saída. A paralelização das unidades de fuzzificação e defuzzificação permite acelerar o processo de obtenção da resposta final do controlador. Foram realizadas várias simulações para verificar o correto funcionamento do controlador, especificado em VHDL. Em um segundo momento, para avaliar o desempenho da arquitetura, o controlador foi sintetizado em FPGA e testado em seis aplicações para verificar sua reconfigurabilidade e escalabilidade. Os resultados obtidos foram comparados com os do MATLAB em cada aplicação implementada, para comprovar precisão do controlador.

Estudo Comparativo de Controladores Fuzzy Aplicados a um Sistema Solar Fotovoltaico.

Neste trabalho apresenta-se o modelo de um controlador baseado em Lógica Fuzzy para um sistema de energia baseado em fonte renovável solar fotovoltaica (photovoltaic - PV) multi-string em operação isolada, para o aproveitamento da máxima potência desta fonte. O sistema é composto por painéis solares, conversor CC-CC tipo elevador de tensão (boost), armazenamento por banco de baterias, inversor trifásico e carga trifásica variável. O sistema fotovoltaico foi modelado no MATLAB/Simulink de forma a representar a curva característica V-I do módulo PV, e que é baseado nos dados disponíveis em data-sheets de painéis fotovoltaicos comerciais. Outros estudos de natureza elétrica tais como o cálculo dos valores eficazes das correntes no conversor CC-CC, para avaliação das perdas, indispensáveis para o dimensionamento de componentes eletrônicos, foram realizados. O método tradicional Perturb and Observe de rastreamento do ponto de máxima potência (Maximum Power Point Tracking MPPT) de painéis foi testado e comparado com métodos que usam a Lógica Fuzzy. Devido ao seu desempenho, foi adotado o método Fuzzy que realiza o MPPT por inferência do ciclo de trabalho de um modulador por largura de pulso (Pulse Width Modulation - PWM) através da variação da potência pela variação da corrente do painel solar. O modelo Fuzzy adotado neste trabalho foi testado com sucesso. Os resultados mostraram que ele pode ser robusto e atende à aplicação proposta. Segundo alguns testes realizados, este controlador pode realizar o MPPT de um sistema PV na configuração multi-string onde alguns arranjos fotovoltaicos são usados. Inclusive, este controle pode ser facilmente adaptado para realizar o MPPT de outras fontes de energia baseados no mesmo princípio de controle, como é o caso do aerogerador.

Development of cell culture from caudal fin and heart of Tor tor (Hamilton-Buchanan)

Tor mahseer (Tor tor), possess high commercial and recreational value as they are potential game as well as food fish of India. Two cell culture systems were developed from fin and heart of T. tor (Hamilton-Buchanan). The explants excised aseptically from fingerling of T. tor were cultured in Leibovitz-15 (L-15) medium with 20% fetal bovine serum (FBS). Radiation of cells started after 72 hours and 48 hours of explant attachment from caudal fin and heart respectively. Confluent monolayer of cells with heterogeneous morphology around fin explants was observed after 7-10 days, where as a homogenous confluent layer of fibroblastic cells from heart explant was observed after 12-13 days. The establishment of cell culture systems from different organs and tissues of commercial important species would facilitates in vitro research.

Caudal neurosecretory system of four hill stream fishes of India

Caudal neurosecretory system is an additional neuroendocrine system found in fishes. Great variation has been observed among different groups of fishes, so far its organization is concerned. Much work has been undertaken on the caudal neurosecretory system of elasmobranchs and teleosts. Large size scattered Dahlgren cells in the posterior end of spinal cord, corresponding to last few vertebrae, with long running axon process and a neurohaemal organ the urophysis are the characteristic features of the system. Although thoroughly investigated in fresh water carps, no work is reported in hill-stream fishes. In an attempt to investigate structure and organization of caudal neurosecretory system in hill-stream fishes, present investigation was undertaken in four hill-stream fish of Indian freshwater namely, Barilius bendelensis, Garra gotyla, Schizothorax plagiostomus and Tor tor. The organization of this system in hill-stream fishes was found to be quite different from that observed in fresh water carps. It displays an organization which is more close to the organization of caudal neurosecretory system observed in elasmobranchs. The features are described and discussed.

Delay activity of saccade-related neurons in the caudal dentate nucleus of the macaque cerebellum.

The caudal dentate nucleus (DN) in lateral cerebellum is connected with two visual/oculomotor areas of the cerebrum: the frontal eye field and lateral intraparietal cortex. Many neurons in frontal eye field and lateral intraparietal cortex produce "delay activity" between stimulus and response that correlates with processes such as motor planning. Our hypothesis was that caudal DN neurons would have prominent delay activity as well. From lesion studies, we predicted that this activity would be related to self-timing, i.e., the triggering of saccades based on the internal monitoring of time. We recorded from neurons in the caudal DN of monkeys (Macaca mulatta) that made delayed saccades with or without a self-timing requirement. Most (84%) of the caudal DN neurons had delay activity. These neurons conveyed at least three types of information. First, their activity was often correlated, trial by trial, with saccade initiation. Correlations were found more frequently in a task that required self-timing of saccades (53% of neurons) than in a task that did not (27% of neurons). Second, the delay activity was often tuned for saccade direction (in 65% of neurons). This tuning emerged continuously during a trial. Third, the time course of delay activity associated with self-timed saccades differed significantly from that associated with visually guided saccades (in 71% of neurons). A minority of neurons had sensory-related activity. None had presaccadic bursts, in contrast to DN neurons recorded more rostrally. We conclude that caudal DN neurons convey saccade-related delay activity that may contribute to the motor preparation of when and where to move.

Jettisoning Ballast or Fuel? Caudal Autotomy and Locomotory Energetics of the Cape Dwarf Gecko Lygodactylus capensis (Gekkonidae)

Many lizard species will shed their tail as a defensive response (e.g., to escape a putative predator or aggressive conspecific). This caudal autotomy incurs a number of costs as a result of loss of the tail itself, loss of resources (i.e., stored in the tail or due to the cost of regeneration), and altered behavior. Few studies have examined the metabolic costs of caudal autotomy. A previous study demonstrated that geckos can move faster after tail loss as a result of reduced weight or friction with the substrate; however, there are no data for the effects of caudal autotomy on locomotory energetics. We examined the effect of tail loss on locomotory costs in the Cape dwarf gecko Lygodactylus capensis (similar to 0.9 g) using a novel method for collecting data on small lizards, a method previously used for arthropods. We measured CO2 production during 5-10 min of exhaustive exercise (in response to stimulus) and during a 45-min recovery period. During exercise, we measured speed (for each meter moved) as well as total distance traveled. Contrary to our expectations, tailless geckos overall expended less effort in escape running, moving both slower and for a shorter distance, compared with when they were intact. Tailless geckos also exhibited lower excess CO2 production (CO2 production in excess of normal resting metabolic rate) during exercising. This may be due to reduced metabolically active tissue (tails represent 8.7% of their initial body mass). An alternative suggestion is that a change in energy substrate use may take place after tail loss. This is an intriguing finding that warrants future biochemical investigation before we can predict the relative costs of tail loss that lizards might experience under natural conditions.