New simple digital self-calibration technique for pipeline ADCs using the internal thermal noise

IEEE International Symposium on Circuits and Systems, pp. 232 – 235, Seattle, EUA

Maintenance of fire sprinkler systems based on the dynamic assessment of its condition

Safety is one of the major concerns of process safety engineers in most industrial facilities all over the world. To this scope, some events play an important role once the effect of their consequences can be assumed as totally undesirable. One of these events refers to the occurrence of a fire. Such event can result in catastrophic consequences for life, equipment, and continuity of activities or even leading to environmental damage. A fire protection equipment with low reliability means that this equipment are often unavailable and thus the risk of a fire increases. Maintenance of fire protection equipment is very important because this kind of systems is mostly in a dormant mode, which gives uncertainty about their operability when demanded in a real situation of fire. This article outlines the importance of tests, inspection, and maintenance operations in the context of a fire sprinkler system and proposes a methodology based on international standards and supported by test/inspection reports to correct the frequency of these actions according to the level of degradation of the components and regarding safety purposes. © 2015 American Institute of Chemical Engineers.

Optimal generation scheduling of wind-CSP systems in day-ahead electricity markets

This paper presents a coordination approach to maximize the total profit of wind power systems coordinated with concentrated solar power systems, having molten-salt thermal energy storage. Both systems are effectively handled by mixed-integer linear programming in the approach, allowing enhancement on the operational during non-insolation periods. Transmission grid constraints and technical operating constraints on both systems are modeled to enable a true management support for the integration of renewable energy sources in day-ahead electricity markets. A representative case study based on real systems is considered to demonstrate the effectiveness of the proposed approach. © IFIP International Federation for Information Processing 2015.

Exigências funcionais em pavimentos de madeira

Durante séculos a madeira foi dos materiais mais privilegiados e usados na construção. Ainda hoje, existem construções antigas em madeira em bom estado de conservação e que, desempenham as suas funções adequadamente. Com o aparecimento do betão e do aço, os projetistas deixaram de usar este tipo de estruturas. Isto provocou um desinteresse na indústria da madeira, adiando a criação de regulamentos e normas relativamente às exigências funcionais deste tipo de estruturas. Com a necessidade da reabilitação do património edificado, verifica-se uma inversão desta tendência, devido às edificações no centro histórico serem constituídas por estruturas de madeira, essencialmente os pavimentos e coberturas. Na maioria das vezes estas estruturas apresentam um elevado nível de degradação e a solução mais rentável é demolir. Os pavimentos de madeira são então substituídos por lajes aligeiradas ou de betão armado provocando alterações estruturais inadequadas nas fachadas a manter. Pretende-se com esta dissertação mostrar as potencialidades dos pavimentos de madeira e assim incentivar ao seu uso, principalmente nas áreas a reabilitar. São analisados todos os regulamentos e normas aplicáveis às exigências estruturais, térmicas, acústicas e contra incêndio dos pavimentos de madeira. A análise da normalização aplicável vai ser sintetizada, ou seja, só vão ser referidos os aspetos a ter em conta para a verificação das exigências funcionais em pavimentos de madeira. A aplicação dos conceitos e das verificações necessárias são aplicadas a um pavimento de madeira a ser construído na parcela C4 do Quarteirão das Cardosas. Os resultados obtidos neste caso de estudo são encorajadores, e abrem uma perspetiva das potencialidades que este sistema construtivo apresenta.

Impacto das medidas de conservação de energia em projeto na redução da intensidade de utilização de matérias-primas na construção de um edifício

O presente trabalho pretende mostrar que a aplicação de medidas de conservação de energia (MCE) pode representar uma redução da intensidade de utilização de matérias-primas na construção de um edifício. Mais concretamente, pode representar uma redução da utilização de materiais e equipamentos, e como consequência, uma redução no esforço económico ao primeiro investimento. Podendo posteriormente representar uma redução na utilização de energia durante o período de funcionamento do edifício. A aplicação de MCE no sector da construção tem vindo a ser uma prática corrente nos novos edifícios e edifícios sujeitos a grandes intervenções de reabilitação. Esta prática deve-se à obrigatoriedade de cumprimento de requisitos regulamentares aplicados à otimização do desempenho energético dos edifícios e dos seus sistemas técnicos, nomeadamente, o RCCTE e o RSECE, entretanto revogados pelo REH e pelo RECS, respetivamente. A implementação de MCE apresenta, na maioria dos casos, benefícios económicos para o promotor do edifício, uma vez que se traduz muitas vezes, na otimização do dimensionamento dos sistemas de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC). Esta otimização permite reduzir os custos associados ao primeiro investimento, bem como na utilização de energia por parte do utilizador, logo na redução dos custos de exploração. No entanto, a falta de quantificação dos impactos do dimensionamento dos sistemas AVAC, da redução de utilização de energia e da análise do custo-benefício da sua aplicação pode condicionar o interesse na sua implementação. Neste contexto, surge a presente dissertação, por iniciativa do Instituto Soldadura e Qualidade (ISQ), aplicado a um caso prático de um edifício já construído e propriedade daquela empresa. Com este trabalho pretende-se avaliar o contributo efetivo das MCE implementadas na fase de projeto e na fase de construção, quer na otimização da dimensão de sistemas e equipamentos AVAC, por via da redução das necessidades energéticas, quer na redução de utilização de energia, permitindo, de seguida, uma avaliação custo-benefício.Na base do caso de estudo está o ECOTERMOLAB, o edifício acima referido, adquirido pelo ISQ para instalação de um laboratório de formação, investigação e desenvolvimento na área da energia. Após aquisição pelo ISQ, o edifício sofreu várias alterações/beneficiações, entre as quais a implementação de MCE, tais como, a aplicação de isolamento térmico na envolvente opaca (paredes, pavimentos e coberturas), duplicação dos vãos envidraçados simples, conferindo-lhes melhores caraterísticas térmicas, e pela aplicação de proteções solar. Foram ainda adotadas MCE aos sistemas AVAC, designadamente, pela adoção de recuperadores de calor nas Unidades de Tratamento de Ar Novo (UTAN’s) e de variadores de velocidade nas bombas de circulação de água e nos ventiladores de ar das UTAN’s. Pretendia o ISQ concluir se a aplicação de todas as MCE contribuiu de forma efetiva para o dimensionamento de sistemas e equipamentos AVAC de menor capacidade e, consequentemente, numa redução de utilização de energia. Em sequência, pretendia avaliar a viabilidade económica da aplicação de todas as MCE, estimando o sobrecusto inicial e o tempo necessário para o retorno financeiro daquele investimento. Para alcançar os objetivos propostos, procedeu-se à simulação energética dinâmica do ECOTERMOLAB, utilizando o programa EnergyPlus. Primeiro foi simulada uma situação base do edifício, sem quaisquer MCE. Posteriormente foi caraterizada cada uma das situações de aplicação das MCE, com o objetivo de avaliar o respetivo impacto individual na utilização de energia pelos sistemas AVAC. Por último foram assumidas todas as soluções em conjunto para avaliar o impacto final de todas as MCE na utilização de energia dos sistemas AVAC, bem como no seu dimensionamento. Das simulações dinâmicas foram obtidos os valores das necessidades de aquecimento e arrefecimento, de energia utilizada pelos sistemas AVAC e de caudais de água aquecida e arrefecida circulada. Com estes valores foi feita uma estimativa de dimensionamento dos equipamentos e componentes AVAC para as situações da aplicação de todas as MCE no ECOTERMOLAB e a sua ausência. A partir da diferença dos custos de aquisição dos respetivos equipamentos e dos valores de poupança em energia foi realizado o estudo da viabilidade económica da implementação das MCE neste edifício. Este estudo permitiu concluir que a aplicação das MCE no ECOTERMOLAB levou à redução da dimensão na generalidade dos equipamentos e componentes AVAC. Permitiu, ainda, concluir que houve uma diminuição de utilização de energia por parte destes sistemas e equipamentos para o aquecimento e arrefecimento. Conclui-se ainda que o período de retorno (Payback) do sobrecusto inicial, estimado em 37.822€ é de, aproximadamente, onze anos e meio, para um valor atual líquido (VAL) de 8.061€ e à taxa interna de rentabilidade (TIR) de 7,03%.

Heat recovery from wastewater: numerical modelling of sewer systems

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

Development of foam one-part geopolymers with enhanced thermal insulation performance and low carbon dioxide emissions

Buildings are responsible for more than 40% of the energy consumption and greenhouse gas emissions. Thus, increasing building energy efficiency is one the most cost-effective ways to reduce emissions. The use of thermal insulation materials could constitute the most effective way of reducing heat losses in buildings by minimising heat energy needs. These materials have a thermal conductivity factor, k (W/m.K) lower than 0.065 while other insulation materials such as aerated concrete can go up to 0.11. Current insulation materials are associated with negative impacts in terms of toxicity. Polystyrene, for example contains anti-oxidant additives and ignition retardants. In addition, its production involves the generation of benzene and chlorofluorocarbons. Polyurethane is obtained from isocyanates, which are widely known for their tragic association with the Bhopal disaster. Besides current insulation materials releases toxic fumes when subjected to fire. This paper presents experimental results on one-part geopolymers. It also includes global warming potential assessment and cost analysis. The results show that only the use of aluminium powder allows the production mixtures with a high compressive strength however its high cost means they are commercially useless when facing the competition of commercial cellular concrete. The results also show that one-part geopolymer mixtures based on 26%OPC +58.3%FA +8%CS +7.7%CH and 3.5% hydrogen peroxide constitute a promising cost efficient (67 euro/m3), thermal insulation solution for floor heating systems with low global warming potential of 443 KgCO2eq/m3.

Contribution of portuguese vernacular building strategies to indoor thermal comfort and occupants’ perception

Solar passive strategies that have been developed in vernacular architecture from different regions are a response to specific climate effects. These strategies are usually simple, low-tech and have low potential environmental impact. For this reason, several studies highlight them as having potential to reduce the demands of non-renewable energy for buildings operation. In this paper, the climatic contrast between northern and southern parts of mainland Portugal is presented, namely the regions of Beira Alta and Alentejo. Additionally, it discusses the contribution of different climate-responsive strategies developed in vernacular architecture from both regions to assure thermal comfort conditions. In Beira Alta, the use of glazed balconies as a strategy to capture solar gains is usual, while in Alentejo the focus is on passive cooling strategies. To understand the effectiveness of these strategies, thermal performances and comfort conditions of two case studies were evaluated based on the adaptive comfort model. Field tests included measurement of hygrothermal parameters and surveys on occupants’ thermal sensation. From the results, it has been found that the case studies have shown a good thermal performance by passive means alone and that the occupants feel comfortable, except during winter where there is the need to use simple heating systems.

Strategic planning of electricity systems: Integrating renewable energies

Tese de Doutoramento - Programa Doutoral em Engenharia Industrial e Sistemas (PDEIS)

Cationic Liposomes as antigenic delivery systems: development of an immunoprotective strategy against Candida albicans

Tese de Doutoramento Biologia Molecular e Ambiental - Especialidade em Biologia Celular e Saúde

Contribution of the evaluation strategy and the use of hearing protection for the uncertainty associated with occupational exposure to noise

Doctoral Thesis for PhD degree in Industrial and Systems Engineering

Thermal characterization of polyhydroxyalkanoates and poly(lactic acid) blends obtained by injection molding

In this work we present the thermal characterization of the full scope of polyhydroxyalcanoate and poly(lactic acid) blends obtain by injection molding. Blends of polyhydroxyalcanoate and poly(lactic acid) (PHA/PLA) were prepared in different compositions ranging from 0–100% in steps of 10%. The blends were injection molded and then characterized by differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM) and wide angle X-ray diffraction (WAXD). The increment of PHA fraction increased the degree of crystallinity of the blend and the miscibility of the base polymers as verified by the Fox model. The WAXD analysis indicates that the presence of PHA hindered the PLA crystallization. The crystallization evolution trough PHA weight fraction (wf) shows a phase inversion around 50-60%. SEM analyses confirmed that the miscibility of PHA/PLA blends increased with the incorporation of PHA and became total for values of PHA higher that 50%.

Cost-efficient one-part alkali-activated mortars with low global warming potential for floor heating systems applications

Increasing building energy efficiency is one the most cost-effective ways to reduce emissions. The use of thermal insulation materials mitigates heat loss in buildings, therefore minimising heat energy needs. In recent years, several papers were published on the subject of foam alkali-activated cements with enhanced thermal conductivity. However, on those papers cost analysis was strangely avoided. This paper presents experimental results on one-part alkali-activated cements. It also includes global warming potential assessment and cost analysis. Foam one-part alkali-activated cements cost simulations considering two carbon dioxide social costs scenarios are also included. The results show that one-part alkali-activated cements mixtures based on 26%OPC + 58.3%FA + 8%CS + 7.7%CH and 3.5% hydrogen peroxide constitute a promising cost-efficient (67 euro/m3), thermal insulation solution for floor heating systems. This mixture presents a low global warming potential of 443 KgCO2eq/m3. The results confirm that in both carbon dioxide social cost scenarios the mixture 26 OPC + 58.3 FA + 8 CS + 7.7 CH with 3.5% hydrogen peroxide foaming agent is still the most cost efficient.

Ureasilicate hybrid coatings for corrosion protection of galvanized steel in chloride-contaminated simulated concrete pore solution

Organic-inorganic hybrid (OIH) sol-gel coatings based on ureasilicates (U(X)) have promising properties for use as eco-friendly coatings on hot dip galvanized steel (HDGS) and may be considered potential substitutes for pre-treatment systems containing Cr(VI). These OIH coatings reduce corrosion activity during the initial stages of contact of the HDGS samples with highly alkaline environments (cementitious media) and allow the mitigation of harmful effects of an initial excessive reaction between cement pastes and the zinc layer. However, the behavior of HDGS coated with U(X) in the presence of chloride ions has never been reported. In this paper, the performance of HDGS coated with five different U(X) coatings was assessed by electrochemical measurements in chloride-contaminated simulated concrete pore solution (SCPS). U(X) sol-gel coatings were produced and deposited on HDGS by a dip coating method. The coatings performance was evaluated by electrochemical impedance spectroscopy, potentiodynamic polarization curves measurements, macrocell current density and polarization resistance in contact with chloride-contaminated SCPS. The SEM/EDS analyses of the coatings before and after the tests were also performed. The results showed that the HDGS samples coated with the OIH coatings exhibited enhanced corrosion resistance to chloride ions when compared to uncoated galvanized steel.

The influence of nitrogen and oxygen additions on the thermal characteristics of aluminium-based thin films

The ternary aluminium oxynitride (AlNxOy) system offers the possibility to obtain a wide range of properties by tailoring the ratio between pure Al, AlNx and AlOy and therefore opening a significant number of possible applications. In this work the thermal behaviour of AlNxOy thin films was analysed by modulated infrared radiometry (MIRR), taking as reference the binary AlOy and AlNx systems. MIRR is a non-contact and non-destructive thermal wave measurement technique based on the excitation, propagation and detection of temperature oscillations of very small amplitudes. The intended change of the partial pressure of the reactive gas (N2 and/or O2) influenced the target condition and hence the deposition characteristics which, altogether, affected the composition and microstructure of the films. Based on the MIRR measurements and their qualitative and quantitative interpretation, some correlations between the thermal transport properties of the films and their chemical/physical properties have been found. Furthermore, the potential of such technique applied in this oxynitride system, which present a wide range of different physical responses, is also discussed. The experimental results obtained are consistent with those reported in previous works and show a high potential to fulfil the demands needed for the possible applications of the systems studied. They are clearly indicative of an adequate thermal response if this particular thin film system is aimed to be applied in small sensor devices or in electrodes for biosignal acquisition, such as those for electroencephalography or electromyography as it is the case of the main research area that is being developed in the group.