Contribuição para o estudo do tratamento de águas residuais provenientes da indústria de extração de petróleo

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente – Perfil Engenharia Sanitária

Modelação numérica de corpos flutuantes – extratores pontuais

Os conversores pontuais de energia das ondas baseiam-se no movimento de um flutuador. Neste trabalho modela-se a resposta de um corpo flutuante quando excitado por ondas regulares e irregulares. Ao contrário da engenharia naval, onde se pretende minimizar os movimentos de um navio face à agitação, na conversão da energia das ondas interessa que o comportamento do corpo flutuante seja ressonante. No entanto, ambos os problemas são modelados pelos mesmos modelos matemáticos. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo numérico que permita conhecer o movimento do flutuador quando livre ou ligado a um sistema de conversão de energia Power Take-off (PTO). Nesta dissertação considera-se que o corpo tem apenas liberdade para efetuar movimentos de arfagem. A resolução numérica da dinâmica do extrator apoia-se na teoria linear, sendo nesta dissertação efetuada com recurso ao código comercial Ansys – AQWA, de utilização comum em problemas offshore. Numa primeira fase simulam-se situações para as quais existem resultados publicados na bibliografia, validando-se a metodologia utilizada. Posteriormente, estuda-se o comportamento do sistema de extração para ondas regulares e estados do mar típicos. Variam-se os coeficientes de amortecimento, elásticos e a massa quer do flutuador quer do sistema PTO, otimizando a extração de energia. Utilizam-se análises no tempo e na frequência. O estudo permitiu concluir que é fundamental, do ponto de vista da eficiência energética, que o sistema funcione com características ressonantes, o que é conseguido quando a velocidade do flutuador está em fase com a força de excitação hidrodinâmica. O ajuste da condição de ressonância é conseguida variando os coeficientes elásticos e massa do PTO ou a massa do flutuador.

A new methodology for urban wind resource assessment

In the latest years the wind energy sector experienced an exponential growth all over the world. What started as a deployment of onshore projects, soon moved to offshore and, more recently to the urban environment within the context of smart cities and renewable micro-generation. However, urban wind projects using micro turbines do not have enough profit margins to enable the setup of comprehensive and expensive measurement campaigns, a standard procedure for the deployment of large wind parks. To respond to the wind assessment needs of the future smart cities a new and simple methodology for urban wind resource assessment was developed. This methodology is based on the construction of a surface involving a built area in order to estimate the wind potential by treating it as very complex orography. This is a straightforward methodology that allows estimating the sustainable urban wind potential, being suitable to map the urban wind resource in large areas. The methodology was applied to a case study and the results enabled the wind potential assessment of a large urban area being consistent with experimental data obtained in the case study area, with maximum deviations of the order of 10% (mean wind speed) and 20% (power density).

Paradigmas construtivos da máquina elétrica de relutância comutada: aplicação em regime de baixas velocidades. Aproveitamentos de energias renováveis

A máquina elétrica de relutância comutada (MERC) é, inerentemente, um conversor eletromecânico de velocidade variável, facilmente controlado através dos instantes de excitação e desexcitação do circuito magnético partilhado pelas fases. A sua robustez e simplicidade construtiva (só enrolamentos concentrados no estator), flexibilidade de controlo, bom rendimento numa gama alargada de velocidades, a sua fiabilidade e tolerância a defeitos fazem desta máquina uma opção válida para sistemas de conversão de energia caraterizados por baixas velocidades. A tendência crescente de instalar turbinas eólicas em offshore, para além dos desafios económicos e tecnológicos que levanta, torna a fiabilidade e a tolerância a defeitos, requisitos de vital importância. Neste contexto, a potencial aplicação da MERC a geradores eólicos sem recurso a caixa de velocidades, já que esta penaliza o custo, o volume e a fiabilidade do sistema, serviu de motivação a este trabalho. Nesta dissertação apresentam-se, numa perspetiva comparativa, diferentes paradigmas construtivos da MERC para o funcionamento gerador em regime de baixas velocidades, caraterístico dos aproveitamentos de energias renováveis. Para o efeito, formularam-se leis de escala apropriadas a análises dimensionais de topologias diferenciadas pelas caraterísticas dos circuitos elétrico e magnético e do seu posicionamento relativo. Estes modelos de escala permitiram introduzir constrangimentos físicos e dos materiais que condicionam o projeto da máquina, como a saturação magnética e limites de temperatura. Das análises dimensionais e validação com elementos finitos, elegeu-se uma estrutura magnética modular com caminhos de fluxo curtos que foi comparada com um protótipo de MERC regular, previsto para equipar um gerador eólico. Quando comparadas as duas topologias, assumindo dimensões idênticas, a modular apresentou um significativo ganho de potência específica mantendo bons níveis de rendimento. Pretende-se assim alargar a discussão do projeto das MERC, geralmente confinado a topologias regulares, a um contexto mais abrangente que inclua novos paradigmas construtivos.

Fractional state space analysis of economic systems

This paper examines modern economic growth according to the multidimensional scaling (MDS) method and state space portrait (SSP) analysis. Electing GDP per capita as the main indicator for economic growth and prosperity, the long-run perspective from 1870 to 2010 identifies the main similarities among 34 world partners’ modern economic growth and exemplifies the historical waving mechanics of the largest world economy, the USA. MDS reveals two main clusters among the European countries and their old offshore territories, and SSP identifies the Great Depression as a mild challenge to the American global performance, when compared to the Second World War and the 2008 crisis.

Abordagem metodológica de avaliação da perceção pública em relação às energias renováveis marinhas

O setor das energias renováveis marinhas (ERM) encontra-se em franco desenvolvimento, com uma aposta sólida na componente I&D e presença de inúmeras tecnologias em versão experimental. Até agora, apenas tecnologias de energia eólica offshore de estrutura fixa se encontram em versão comercial, o que demonstra a necessidade de uma pesquisa contínua neste setor. Portugal coloca-se como pioneiro na exploração de energia eólica offshore e energia das ondas, após sucessos em demonstrações de exequibilidade tecnológica em território nacional. Uma das barreiras não-tecnológicas associadas a este tipo de tecnologia é a perceção pública, que se pode revelar um obstáculo ao desenvolvimento de projetos inovadores com potencial comercial. A presente dissertação propõe uma abordagem metodológica de avaliação da perceção pública em relação às energias renováveis marinhas. A metodologia proposta pretende corrigir lacunas identificadas na área. A abordagem de investigação é composta por uma metodologia qualitativa (entrevistas) e quantitativa (inquéritos) que foi validada através da sua aplicação a dois casos de estudo de referência nacionais, o projeto Windfloat e o projeto Waveroller. Foram identificados os tópicos que melhor caracterizam a perceção pública no que diz respeito ao apoio e oposição a projetos de ERM. Foi comparada a informação resultante da aplicação das duas metodologias para conhecer as diferenças entre a perceção do público e dos stakeholders chave. As principais preocupações levantadas são de caráter económico. Em ambos os projetos é percetível o desinteresse da comunidade, embora seja mais evidente no caso do Waveroller. O projeto Windfloat teve maior exposição devido à oposição do setor pesqueiro e decorrente do misticismo envolvente. Os resultados demonstram também a necessidade do desenvolvimento de métodos que, após a avaliação de perceções, estimulem a participação desde a fase inicial dos projetos. Os resultados mostram a complexidade da perceção pública e a necessidade das empresas responsáveis em transmitir uma mensagem fundamentada e positiva assim que determinado projeto surge.

A maritimidade portuguesa : a extensão da plataforma continental

As potencialidades da plataforma continental estendida são enormes e variadas, desde as que podem ser obtidas através de sectores tradicionais – como portos e marinas ou turismo náutico – até as que advirão de novos sectores como a exploração dos fundos do mar ou a energia das ondas, entre outras. Com efeito, devido ao alargamento resultante das negociações nas Nações Unidas, é praticamente garantido que Portugal passe a controlar um espaço marítimo, acrescido de 2.1 milhões de km2, isto é, vinte vezes a extensão da sua superfície terrestre. A maritimidade de Portugal constitui um traço profundamente marcado na sua história, bem como nas suas tradicionais práticas económicas, sociais e simbólicas. Na verdade, os últimos anos testemunharam a criação de um amplo consenso quanto ao papel determinante que o desenvolvimento costeiro, a superfície e o comprimento dos limites do “Mar Português” terá no futuro do país. Da articulação entre o Território Nacional, o Oceano Atlântico e o Continente Europeu, associada à confluência das vias de comunicação marítimas que ligam a Europa à América do Norte e do Sul configurar-e-ão os aspectos essenciais do designado “Espaço Estratégico de Interesse Nacional Permanente”. A área geográfica prioritária para o desenvolvimento das acções militares de Defesa Nacional e dos interesses vitais permanentes inclui assim – para além do Território Nacional – o Espaço Interterritorial, o Mar Territorial (MT), o espaço aéreo sob responsabilidade nacional e a Zona Económica Exclusiva (ZEE). O País é titular de soberania no território continental e nos arquipélagos da Madeira dos Açores, para além de estar comprometido com alguns Estados da CPLP, que têm no Atlântico Sul uma importante e poderosa presença. Pela geografia e pela definição dos interesses dos Estados e dos grandes espaços em que estão incluídos, Portugal está na articulação da segurança do Atlântico Norte com a segurança do Atlântico Sul. Esta realidade acarreta novos desafios para a Defesa Nacional, assumindo como preocupações acrescidas o terrorismo, o tráfico e a pirataria marítimas, entre outras.

A deslocalização produtiva em Portugal: o caso de uma empresa do setor das cutelarias

Projeto de estágio de mestrado em Economia Industrial e da Empresa

Simulation of OWES with five-Level converter linked to the grid: Harmonic assessment

This paper deals with a computing simulation for an offshore wind energy system taking into account the influence of the marine waves action throughout the floating platform. The wind energy system has a variable-speed turbine equipped with a permanent magnet synchronous generator and a full-power five level converter, injecting energy into the electric grid through a high voltage alternate current link. A reduction on the unbalance of the voltage in the DC-link capacitors of the five-level converter is proposed by a strategic selection of the output voltage vectors. The model for the drive train of the wind energy system is a two mass model, including the dynamics of the floating platform. A case study is presented and the assessment of the quality of the energy injected into the electric grid is discussed.

Avaliação do transporte sedimentar na bacia do rio Lima baseada em ferramentas de modelação

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Sulphate-reducing bacteria associated with biocorrosion: a review

Biocorrosion means any process of corrosion in wich microorganisms are somehow involved. As far as the petroleum industry is concerned, the anaerobic type is the more important, with Sulphate-Reducing Bacteria (SRB) accouting for half of the described processes. SRB are obligate anaerobs that use sulphur, sulphate or other oxidized sulphur compounds as oxidizing agents when decomposing organic material. A typical product of SRB metabolism, hydrogen sulphide -H2S-, is extremely toxic. In the present work we review the literature on mechanisms underlying biocorrosive process in wich SRB are involved and summarize some of the ultrastructural and eletrochemical work developed using SRB obtained from water injection flow in wells located on PETROBRAS offshore marine plataforms, sampled directly in the field over metallic probes, or cultured under laboratory conditions. Biofilms develop when SRB adhere to inert surfaces. A high diversity of morphological types is found inside these biofilms. Their extracellular matrix is highly hydrated and mainly anionic, as shown by its avid reaction with cationic compounds like ruthenium red. We have noted that variations in iron contet lead to interesting changes in the ultrastructure of the bacterial cell coat and also in the rate of corrosion induced in metallic test cupons. Since routine methods to prevent and treat SRB contamination and biodeterioration involve the use of biocides that are toxic and always have some environmental impact, an accurate diagnosis of biocorrosion is always required prior to a treatment decision. We developed a method that detects and semi-quantifies the presence of living or dead SRB by using free silver potentials as an indicator of corrosive action by SRB-associated sulphides. We found a correlation between sulphide levels (determined either by spectrophotometry, or using a silver electrode -E(Ag)- that measured changes in free potentials induced by the presence of exogeneously added sulphide) and SRB concentration (enumerated by a culturing method). E (Ag) was characterized under a variety of conditions andwas found to be relatively immune to possible interference resulting from aeration of media or from the psence of iron corrosion products. The method offers a simple, rapid, and effective means of diagnosing biocorrosive processes prior to their control.

Anàlisi i tècniques de processat del senyal per a la generació de mapes eòlics

L’emplaçament del projecte es situa a un parc eòlic marítim, on es vol observar el vent a través del radar VAD, Velocity Azimuth Display, per poder controlar la velocitat de rotació dels aerogeneradors, i poder substituir els actuals anemòmetres. No ens centrarem en el control d’aquest, sinó que l’objectiu principal d’aquest projecte és analitzar el funcionament i processat de dades del VAD. Es proposaran, simularan i estudiaran noves tècniques d’estimació espectral per obtenir una millora important amb les mesures de velocitat, direcció i divergència del vent, per tal de construir un radar més robust a pertorbacions. A més a més, també il·lustrarem mapes eòlics obtinguts a partir de tot el processat.

Services standardization in the United-States and in Europe: an institutional analysis of private authority

This contribution explores the role of international standards in the rules governing the internationalisation of the service economy. It analyses on a cross-institutional basis patterns of authority in the institutional setting of service standards in the European and Amercian context. The entry into force of the World Trade Organisation (WTO) in 1995 gave international standards a major role in harmonising the technical specifications of goods and services traded on the global market Despite the careful wording of the WTO, a whole range of international bodies still have the capacity to define generic as well as detailed technical specifications affecting how swelling offshore services are expected to be traded on worldwide basis. The analysis relies on global political economy approaches to identify constitutive patterns of authority mediating between the political and the economic spheres on a transnational space. It extends to the area of service standards the assumption that the process of globalisation is not opposing states and markets, but a joint expression of both of them including new patterns and agents of structural change through formal and informal power and regulatory practices. The paper argues that service standards reflect the significant development of a form of transnational hybrid authority, that blurs the distinction between private and public actors, whose scope spread all along from physical measures to societal values, and which reinforces the deterritorialisation of regulatory practices in contemporary capitalism. It provides evidence of this argument by analysing the current European strategy regarding service standardization in response to several programming mandate of the European Commission and the American views on the future development of service standards.

Assessing sedimentary evolution by means of Sr-isotope ratios : 3 case studies on the Caribbean plate : (Cretaceous: Nicoya Peninsula, Costa Rica, Tertiary: Hess Rise, and La Désirade, Guadeloupe, France)

The understanding of sedimentary evolution is intimately related to the knowledge of the exact ages of the sediments. When working on carbonate sediments, age dating is commonly based on paleontological observations and established biozonations, which may prove to be relatively imprecise. Dating by means of strontium isotope ratios in marine bioclasts is the probably best method in order to precisely date carbonate successions, provided that the sample reflects original marine geochemical characteristics. This requires a precise study of the samples including its petrography, SEM and cathodoluminescence observations, stable carbon and oxygen isotope geochemistry and finally the strontium isotope measurement itself. On the Nicoya Peninsula (Northwestern Costa Rica) sediments from the Piedras Blancas Formation, Nambi Formation and Quebrada Pavas Formation were dated by the means of strontium isotope ratios measured in Upper Cretaceous Inoceramus shell fragments. Results have shown average 87Sr/86Sr values of 0.707654 (middle late Campanian) for the Piedras Blancas Formation, 0.707322 (Turonian-Coniacian) for the Nambi Formation and 0.707721 (late Campanian-Maastrichtian) for the Quebrada Pavas Formation. Abundant detrital components in the studied formations constitute a difficulty to strontium isotope dating. In fact, the fossil bearing sediments can easily contaminate the target fossil with strontium mobilized form basalts during diagenesis and thus the obtained strontium isotope ratios may be influenced significantly and so will the obtained ages. The new and more precise age assignments allow for more precision in the chronostratigraphic chart of the sedimentary and tectonic evolution of the Nicoya Peninsula, providing a better insight on the evolution of this region. Meteor Cruise M81 dredged shallow water carbonates from the Hess Rise and Hess Escarpment during March 2010. Several of these shallow water carbonates contain abundant Larger Foraminifera that indicates an Eocene-Oligocene age. In this study the strontium isotope values ranging from 0.707847 to 0.708238 can be interpreted as a Rupelian to Chattian age of these sediments. These platform sediments are placed on seamounts, now located at depths reaching 1600 m. Observation of sedimentologic characteristics of these sediments has helped to resolve apparent discrepancies between fossil and strontium isotope ages. Hence, it is possible to show that the subsidence was active during early Miocene times. On La Désirade (Guadeloupe France), the Neogene to Quaternary carbonate cover has been dated by microfossils and some U/Th-ages. Disagreements subsisted in the paleontological ages of the formations. Strontium isotope ratios ranging from 0.709047 to 0.709076 showed the Limestone Table of La Désirade to range from an Early Pliocene to Late Pliocene/early Pleistocene age. A very late Miocene age (87Sr/86Sr =0.709013) can be determined to the Detrital Offshore Limestone. The flat volcanic basement had to be eroded by wave-action during a long-term stable relative sea-level. Sediments of the Table Limestone on La Désirade show both low-stand and high-stand facies that encroach on the igneous basement, implying deposition during a major phase of subsidence creating accommodation space. Subsidence is followed by tectonic uplift documented by fringing reefs and beach rocks that young from the top of the Table Limestone (180 m) towards the present coastline. Strontium isotope ratios from two different fringing reefs (0.707172 and 0.709145) and from a beach rock (0.709163) allow tentative dating, (125ky, ~ 400ky, 945ky) and indicate an uplift rate of about 5cm/ky for this time period of La Désirade Island. The documented subsidence and uplift history calls for a new model of tectonic evolution of the area.