Estudo comparativo de soluções de materiais poliméricos em redes prediais de água e esgotos

O objetivo deste trabalho é estudar as tubagens de polímeros aplicadas nas redes prediais de águas e esgotos. A utilização deste tipo de material tem vindo a aumentar, mas o conhecimento por parte de projetistas e instaladores não tem vindo a acompanhar o ritmo de crescimento. Esta análise irá permitir um maior conhecimento dos materiais disponíveis e das suas caraterísticas próprias, o que induz a uma escolha acertada e a uma instalação adequada. No início do trabalho clarificou-se o significado e a origem dos polímeros, contando a sua história. Visitou-se a fábrica de tubos Fopil para pesquisar o processamento de polímeros. Explicou-se o fabrico de polímeros, que varia de acordo com as propriedades e aplicações desejadas. Os tubos poliméricos disponíveis no mercado para abastecimento de águas e esgotos foram analisados em relação às suas caraterísticas, vantagens e desvantagens e ligações disponíveis. Existem cuidados a ter no transporte, armazenamento e manuseamento dos tubos. Após a análise das caraterísticas técnicas, fez-se o estudo económico para os tubos existentes no mercado. Para isso foi considerado o abastecimento a um edifício multifamiliar com seis apartamentos. O projetista deve estar sempre informado, quer a nível tecnológico, quer a nível económico, para assim poder fazer a escolha mais acertada a nível de qualidade e a nível de preço. Ao realizar este estudo concluiu-se que nas instalações de redes de abastecimento de águas, o PB é o que tem o preço mais atrativo e tem caraterísticas ótimas. O PE-X tem o preço mais elevado, mas a sua qualidade não é proporcional ao seu preço. Nas instalações de redes de esgotos o material mais económico é o PP, que é o que apresenta as melhores caraterísticas.

Estágio curricular na empresa Consulfrio

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Estudo da turvação em rede de abastecimento de água a alta pressão no grande porto

A turvação é uma das principais preocupações das empresas de rede de distribuição de água potável. Para se saber a sua origem existem diversos mecanismos, sugeridos em bibliografia, que explicam a formação de depósitos de partículas nas tubagens, que se acumulam em camadas sobrepostas, criando entre si forças de coesão. A turvação pode surgir se o caudal ou a velocidade na tubagem aumentar, por alguma razão, pois um aumento da tensão de corte sobre o depósito, pode superar as forças de coesão levando à sua ressuspensão. Esta explicação é traduzida matematicamente pelo modelo PODDS (Prediction of Discolouration in Drinking Water Distribtuion System). O modelo PODDS foi compilado em EPANET recentemente por uma equipa de investigadores da Universidade de Sheffield e foi utilizado para fazer o estudo num ramal da empresa AdDP - Águas do Douro e Paiva, SA. Os resultados das simulações permitirão prever o caudal mínimo teórico a utilizar no ramal que origina o valor limite de turvação. Foram realizados ensaios de variação do caudal no ramal de Jovim-Ramalde para a calibração do modelo. Os parâmetros obtidos foram: Cmáx igual a 100 NTUm, b e n igual a 1, k é igual -1 NTUm3/N, e por fim, P igual a 0,0001 NTUm3/N.s. Após calibração do modelo realizaram-se simulações com atualização das forças de coesão para conhecer o caudal que provocaria a mobilização das partículas até uma turvação de 4 NTU e concluiu-se que o valor seria de 4,32 m3/s. O tempo necessário para regressar a valores inferiores a 1 NTU também foi determinado e 4 horas e 8 minutos foi o valor alcançado. Por fim realizou-se um estudo da influência da temperatura neste modelo e o resultado mostrou que este parâmetro é pouco influente para a gama de temperaturas considerada.

The effect of water inorganic matrix in ibuprofen adsorption onto activated carbon for water and wastewater treatment

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

Effects of Soil Compaction and Organic Carbon Content on Preferential Flow in Loamy Field Soils

Abstract: Preferential flow and transport through macropores affect plant water use efficiency and enhance leaching of agrochemicals and the transport of colloids, thereby increasing the risk for contamination of groundwater resources. The effects of soil compaction, expressed in terms of bulk density (BD), and organic carbon (OC) content on preferential flow and transport were investigated using 150 undisturbed soil cores sampled from 15 × 15–m grids on two field sites. Both fields had loamy textures, but one site had significantly higher OC content. Leaching experiments were conducted in each core by applying a constant irrigation rate of 10 mm h−1 with a pulse application of tritium tracer. Five percent tritium mass arrival times and apparent dispersivities were derived from each of the tracer breakthrough curves and correlated with texture, OC content, and BD to assess the spatial distribution of preferential flow and transport across the investigated fields. Soils from both fields showed strong positive correlations between BD and preferential flow. Interestingly, the relationships between BD and tracer transport characteristics were markedly different for the two fields, although the relationship between BD and macroporosity was nearly identical. The difference was likely caused by the higher contents of fines and OC at one of the fields leading to stronger aggregation, smaller matrix permeability, and a more pronounced pipe-like pore system with well-aligned macropores.

Uso Sustentável de Vapor

Em 2006, a IEA (Agência Internacional de Energia), publicou alguns estudos de consumos mundiais de energia. Naquela altura, apontava na fabricação de produtos, um consumo mundial de energia elétrica, de origem fóssil de cerca 86,16 EJ/ano (86,16×018 J) e um consumo de energia nos sistemas de vapor de 32,75 EJ/ano. Evidenciou também nesses estudos que o potencial de poupança de energia nos sistemas de vapor era de 3,27 EJ/ano. Ou seja, quase tanto como a energia consumida nos sistemas de vapor da U.E. Não se encontraram números relativamente a Portugal, mas comparativamente com outros Países publicitados com alguma similaridade, o consumo de energia em vapor rondará 0,2 EJ/ano e por conseguinte um potencial de poupança de cerca 0,02 EJ/ano, ou 5,6 × 106 MWh/ano ou uma potência de 646 MW, mais do que a potência de cinco barragens Crestuma/Lever! Trata-se efetivamente de muita energia; interessa por isso perceber o onde e o porquê deste desperdício. De um modo muito modesto, pretende-se com este trabalho dar algum contributo neste sentido. Procurou-se evidenciar as possibilidades reais de os utilizadores de vapor de água na indústria reduzirem os consumos de energia associados à sua produção. Não estão em causa as diferentes formas de energia para a geração de vapor, sejam de origem fóssil ou renovável; interessou neste trabalho estudar o modo de como é manuseado o vapor na sua função de transporte de energia térmica, e de como este poderá ser melhorado na sua eficiência de cedência de calor, idealmente com menor consumo de energia. Com efeito, de que servirá se se optou por substituir o tipo de queima para uma mais sustentável se a jusante se continuarem a verificarem desperdícios, descarga exagerada nas purgas das caldeiras com perda de calor associada, emissões permanentes de vapor para a atmosfera em tanques de condensado, perdas por válvulas nos vedantes, purgadores avariados abertos, pressão de vapor exageradamente alta atendendo às temperaturas necessárias, “layouts” do sistema de distribuição mal desenhados, inexistência de registos de produção e consumos de vapor, etc. A base de organização deste estudo foi o ciclo de vapor: produção, distribuição, consumo e recuperação de condensado. Pareceu importante incluir também o tratamento de água, atendendo às implicações na transferência de calor das superfícies com incrustações. Na produção de vapor, verifica-se que os maiores problemas de perda de energia têm a ver com a falta de controlo, no excesso de ar e purgas das caldeiras em exagero. Na distribuição de vapor aborda-se o dimensionamento das tubagens, necessidade de purgas a v montante das válvulas de controlo, a redução de pressão com válvulas redutoras tradicionais; será de destacar a experiência americana no uso de micro turbinas para a redução de pressão com produção simultânea de eletricidade. Em Portugal não se conhecem instalações com esta opção. Fabricantes da República Checa e Áustria, têm tido sucesso em algumas dezenas de instalações de redução de pressão em diversos países europeus (UK, Alemanha, R. Checa, França, etc.). Para determinação de consumos de vapor, para projeto ou mesmo para estimativa em máquinas existentes, disponibiliza-se uma série de equações para os casos mais comuns. Dá-se especial relevo ao problema que se verifica numa grande percentagem de permutadores de calor, que é a estagnação de condensado - “stalled conditions”. Tenta-se também evidenciar as vantagens da recuperação de vapor de flash (infelizmente de pouca tradição em Portugal), e a aplicação de termocompressores. Finalmente aborda-se o benchmarking e monitorização, quer dos custos de vapor quer dos consumos específicos dos produtos. Esta abordagem é algo ligeira, por manifesta falta de estudos publicados. Como trabalhos práticos, foram efetuados levantamentos a instalações de vapor em diversos sectores de atividades; 1. ISEP - Laboratório de Química. Porto, 2. Prio Energy - Fábrica de Biocombustíveis. Porto de Aveiro. 3. Inapal Plásticos. Componentes de Automóvel. Leça do Balio, 4. Malhas Sonix. Tinturaria Têxtil. Barcelos, 5. Uma instalação de cartão canelado e uma instalação de alimentos derivados de soja. Também se inclui um estudo comparativo de custos de vapor usado nos hospitais: quando produzido por geradores de vapor com queima de combustível e quando é produzido por pequenos geradores elétricos. Os resultados estão resumidos em tabelas e conclui-se que se o potencial de poupança se aproxima do referido no início deste trabalho.

Heat recovery from wastewater: numerical modelling of sewer systems

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, perfil Engenharia Sanitária

Hole cleaning performance monitoring during the drilling of directional wells

During drilling operation, cuttings are produced downhole and must be removed to avoid issues which can lead to Non Productive Time (NPT). Most of stuck pipe and then Bottom-Hole Assembly (BHA) lost events are hole cleaned related. There are many parameters which help determine hole cleaning conditions, but a proper selection of the key parameters will facilitate monitoring hole cleaning conditions and interventions. The aim of Hole Cleaning Monitoring is to keep track of borehole conditions including hole cleaning efficiency and wellbore stability issues during drilling operations. Adequate hole cleaning is the one of the main concerns in the underbalanced drilling operations especially for directional and horizontal wells. This dissertation addresses some hole cleaning fundamentals which will act as the basis for recommendation practice during drilling operations. Understand how parameters such as Flowrate, Rotation per Minute (RPM), Rate of Penetration (ROP) and Mud Weight are useful to improve the hole cleaning performance and how Equivalent Circulate Density (ECD), Torque & Drag (T&D) and Cuttings Volumes coming from downhole help to indicate how clean and stable the well is. For case study, hole cleaning performance or cuttings volume removal monitoring, will be based on real-time measurements of the cuttings volume removal from downhole at certain time, taking into account Flowrate, RPM, ROP and Drilling fluid or Mud properties, and then will be plotted and compared to the volume being drilled expected. ECD monitoring will dictate hole stability conditions and T&D and Cuttings Volume coming from downhole monitoring will dictate how clean the well is. T&D Modeling Software provide theoretical calculated T&D trends which will be plotted and compared to the real-time measurements. It will use the measured hookloads to perform a back-calculation of friction factors along the wellbore.

In vitro mechanical fatigue behavior of poly-ε-caprolactone macroporous scaffolds for cartilage tissue engineering: Influence of pore filling by a poly(vinyl alcohol) gel

Polymeric scaffolds used in regenerative therapies are implanted in the damaged tissue and subjected to repeated loading cycles. In the case of articular cartilage engineering, an implanted scaffold is typically subjected to long term dynamic compression. The evolution of the mechanical properties of the scaffold during bioresorption has been deeply studied in the past, but the possibility of failure due to mechanical fatigue has not been properly addressed. Nevertheless, the macroporous scaffold is susceptible to failure after repeated loading-unloading cycles. In this work fatigue studies of polycaprolactone scaffolds were carried by subjecting the scaffold to repeated compression cycles in conditions simulating the scaffold implanted in the articular cartilage. The behaviour of the polycaprolactone sponge with the pores filled with a poly(vinyl alcohol) gel simulating the new formed tissue within the pores was compared with that of the material immersed in water. Results were analyzed with Morrow’s criteria for failure and accurate fittings are obtained just up to 200 loading cycles. It is also shown that the presence of poly(vinyl alcohol) increases the elastic modulus of the scaffolds, the effect being more pronounced with increasing the number of freeze/thawing cycles.

Which soft lens power is better for piggyback in keratoconus? Part II

Purpose: To evaluate how soft lens power affects rigid gas-permeable (RGP) lens power and visual acuity (VA) in piggyback fittings for keratoconus. Methods: Sixteen keratoconus subjects (30 eyes) were included in the study. Piggyback contact lens fittings combining Senofilcon-A soft lenses of −6.00, −3.00, +3.00 and +6.00 D with Rose K2 RGP contact lenses were performed. Corneal topography was taken on the naked eye and over each soft contact lens before fitting RGP lenses. Mean central keratometry, over-refraction, RGP back optic zone radius (BOZR) and estimated final power as well as VA were recorded and analyzed. Results: In comparison to the naked eye, the mean central keratometry flattened with both negative lens powers (p < 0.05 in all cases), did not change with the +3.00 soft lens power (p = 1.0); and steepened with the +6.00 soft lens power (p = 0.02). Rigid gas-permeable over-refraction did not change significantly between different soft lens powers (all p > 0.05). RGP’s BOZR decreased significantly with both positive in comparison with both negative soft lens powers (all p < 0.001), but no significant differences were found among negative- or positive-powers separately (both p > 0.05). Estimated RGP’s final power increased significantly with positive in comparison with negative lens powers (all p < 0.001), but no significant differences were found among negative or positive lens powers separately (both p > 0.05). Visual acuity did not change significantly between the different soft lens powers assessed (all p > 0.05). Conclusion: The use of negative-powered soft lenses in piggyback fitting reduces RGP lens power without impacting VA in keratoconus subjects.

Development of a thermoelectric generator for the exhaust of a vehicle

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Developing discontinuous Galerkin methods for the resolution of the incompressible Navier-Stokes equations

Informe de investigación elaborado a partir de una estancia en el Laboratorio de Diseño Computacional en Aeroespacial en el Massachusetts Institute of Technology (MIT), Estados Unidos, entre noviembre de 2006 y agosto de 2007. La aerodinámica es una rama de la dinámica de fluidos referida al estudio de los movimientos de los líquidos o gases, cuya meta principal es predecir las fuerzas aerodinámicas en un avión o cualquier tipo de vehículo, incluyendo los automóviles. Las ecuaciones de Navier-Stokes representan un estado dinámico del equilibrio de las fuerzas que actúan en cualquier región dada del fluido. Son uno de los sistemas de ecuaciones más útiles porque describen la física de una gran cantidad de fenómenos como corrientes del océano, flujos alrededor de una superficie de sustentación, etc. En el contexto de una tesis doctoral, se está estudiando un flujo viscoso e incompresible, solucionando las ecuaciones de Navier- Stokes incompresibles de una manera eficiente. Durante la estancia en el MIT, se ha utilizado un método de Galerkin discontinuo para solucionar las ecuaciones de Navier-Stokes incompresibles usando, o bien un parámetro de penalti para asegurar la continuidad de los flujos entre elementos, o bien un método de Galerkin discontinuo compacto. Ambos métodos han dado buenos resultados y varios ejemplos numéricos se han simulado para validar el buen comportamiento de los métodos desarrollados. También se han estudiado elementos particulares, los elementos de Raviart y Thomas, que se podrían utilizar en una formulación mixta para obtener un algoritmo eficiente para solucionar problemas numéricos complejos.

The effects of feeding Karlodinium veneficum (PLY # 103; Gymnodinium veneficum Ballantine) to the blue mussel Mytilus edulis

The effects of exposure to the type species for Karlodinium veneficum (PLY # 103) on immune function and histopathology in the blue mussel Mytilus edulis were investigated. Mussels from Whitsand Bay, Cornwall (UK) were exposed to K. veneficum (PLY # 103) for 3 and 6 days. Assays for immune function included total and differential cells counts, phagocytosis and release of extra cellular reactive oxygen species. Histology was carried out on digestive gland and mantle tissues. The toxin cell quota for K. veneficum (PLY #103) was measured by liquid chromatography-mass spectrometry detecting two separable toxins KvTx1 (11.6 ± 5.4 ng/ml) and KvTx2 (47.7 ± 4.2 ng/ml). There were significant effects of K. veneficum exposure with increasing phagocytosis and release of reactive oxygen species following 6 days exposure. There were no significant effects on total cell counts. However, differential cell counts did show significant effects after 3 days exposure to the toxic alga. All mussels produced faeces but not pseudofaeces indicating that algae were not rejected prior to ingestion. Digestive glands showed ingestion of the algae and hemocyte infiltration after 3 days of exposure, whereas mantle tissue did not show differences between treatments. As the effects of K. veneficum were not observed in the mantle tissue it can be hypothesized that the algal concentration was not high enough, or exposure long enough, to affect all the tissues. Despite being in culture for more than 50 years the original K. veneficum isolate obtained by Mary Parke still showed toxic effects on mussels.

Hyperplasia of elastic tissue in hepatic schistosomal fibrosis

Elastic tissue hyperplasia, revealed by means of histological, immunocytochemical and ultrastructural methods, appeared as a prominent change in surgical liver biopsies taken from 61 patients with schistosomal periportal and septal fibrosis. Such hyperplasia was absent in ecperimental murine schistosomiasis, including mice with "pipe-stem" fibrosis. Displaced connective tissue cells in periportal areas, such as smooth muscle cells, more frequently observed in human material, could be the site of excessive elastin synthesis, and could explain the differences observed in human and experimental materials. Elastic tissue, sometimes represented by its microfibrillar components, also appeared to be more condensed in areas of matrix (collagen) degradation, suggesting a participation of this tissue in the remodelling of the extracellular matrix. By its rectratile properties elastic tissue hyperplasia in hepatic schistosomiasis can cause vascular narrowing and thus play a role in the pathogenesis of portal hypeertension.

Morphological features of collagen degradation in advanced hepatic schistosomiasis of man

Optical and electron microscopical evidences of focal matrix degradation were frequently seen in liver sections taken from patients with periportal ("pipe-stem") fibrosis caused by schistosomiasis mansoni. Besides present of focal areas of rarefaction, fragmentation and dispersion of collagen fibers, the enlargend portal spaces also showed hyperplasia of elastic tisue and disarray of smooth muscle fibers following the destrution of portal vein branches. Ultrastructural cahnges represented by focal lytic and/or electron dense alterations of colagen fibrils were similar to those first seen in experimental material and designated as "chronic collagen degradation". Elastin and related microfibrils were also affected by focal condensation, fragmentation, distorsion and dissolution. Schistosome eggs were scanty in the tissue sections examined. Matrix degradation represented involuting changes related to the progressive diminution of parasite aggression, which occurs spontaneously with age or after cure by chemotherapy. Changes of focal matrix degradation now being described represent the basic morphological counterpart of periportal fibrosis involution documented clinically, especially by ultrasonography, in patients with hepatosplenic schistosomiasis submitted to curative chemotherapy.