Simulação numérica da propagação e rebentação de ondas utilizando o código OpenFoam

Esta dissertação teve o intuito de validar o código numérico do OpenFoam para problemas na área da hidrodinâmica e propagação de ondas. Para a geração de ondas através do código numérico recorreu-se ao solver Waves2Foam, uma ferramenta do OpenFoam baseada no InterFoam, solver baseado no método VoF (Volume of fluid) com a implementação de zonas de relaxamento para a geração e dissipação da energia das ondas. Os casos simulados nesta dissertação tiveram o objectivo de testar a ferramenta para diferentes condições de propagação de ondas e diferentes teorias. Assim é apresentado um caso bidimensional com fundo horizontal e profundidade considerada infinita e outro bidimensional com fundo variável de forma a verificar a ocorrência ou não de rebentação, ambos para ondas regulares de primeira ordem ou ondas de Airy. Além dos casos bidimensionais também são apresentados dois casos tridimensionais com fundo variável, para ondas regulares e bicromáticas e em situação com e sem rebentação. Tanto o caso bidimensional de profundidade variável como o primeiro caso tridimensional foram baseados em ensaios e dados experimentais realizados num canal de profundidade variável para ondas regulares em situação com e sem rebentação. O segundo caso tridimensional também foi baseado em ensaios experimentais no mesmo canal de fundo variável para ondas geradas bicromáticas em situação com e sem rebentação. Através das simulações realizadas pode-se concluir que para casos de propagação de ondas sem rebentação o solver Waves2Foam obtém bons resultados. Já nos casos com rebentação os resultados apresentam alguma discrepância devida à não utilização de modelos de turbulência. No geral, o código numérico do OpenFoam dá bons resultados para resolver problemas de hidrodinâmica através de ondas regulares e de ondas bicromáticas.

O papel da arte na reabilitação urbana. Uma análise comparativa

Uma das problemáticas mais prementes nas cidades europeias, caracteriza-se pela degradação física, social, económica e ambiental dos seus centros históricos. No entanto, as estratégias tradicionais de reabilitação e combate a estes problemas são muitas vezes ineficazes, sendo necessário procurar novas formas de superar tais problemas, que devem ser enquadradas numa política de Desenvolvimento Sustentável. A criatividade e as actividades artísticas podem desempenhar um papel significativo na resolução destes problemas, através da ocupação de edifícios devolutos. Com base numa análise comparativa de quatro casos de estudo: LxFactory, em Lisboa; Ateneu Popular 9 Barris, em Barcelona; 59 Rivoli, em Paris; Kunsthaus Tacheles, em Berlim; foi possível constatar que a reabilitação pela arte pode produzir um efeito de renovação social e económica no espaço e sua envolvente, criando novas oportunidades económicas locais, emprego, novos percursos turísticos, atracção de novos habitantes, entre outros. Considerando o enquadramento que, actualmente, a reabilitação tem como acção de cariz sustentável, particularmente ao nível da dimensão ambiental, associá-la às actividades artísticas, criativas ou culturais, pode permitir responder às dimensões social e económica. A introdução de novas dinâmicas e vivências em espaços desocupados ou devolutos, permite ainda a valorização económica dos imoveis, constituindo um factor de regeneração urbana. A proposta de um modelo de avaliação da sustentabilidade de casos de reabilitação pela arte pode fundamentar a sua criação, permitindo que estes sejam replicados, com os benefícios que lhes estão associados. A aplicação do modelo pode portanto, disponibilizar informações sobre a capacidade de geração de influências positivas, das intervenções de reabilitação pela arte, ao nível do Desenvolvimento Sustentável, potenciando a aceitação destes projectos por parte dos vários agentes que compõem a cidade e viabilizando a sua difusão para outros espaços urbanos com necessidades de reabilitação.

Simulação numérica da interação de ondas com um quebra-mar poroso utilizando o código OpenFoam

O principal objetivo desta dissertação é explorar o potencial do código OpenFoam, no estudo de problemas de engenharia costeira, mais especificamente a interação de ondas com quebra-mares porosos. Neste sentido, inicialmente é realizada a validação do código numérico porousInterFoam, onde é estudada a dependência de malha e de modelos de turbulência. Conclui-se que os resultados numéricos obtidos apresentam uma boa correlação com os experimentais. Em seguida é feita uma comparação com outros códigos numéricos, nomeadamente o porousWaveFoam e o IHFOAM onde se verificam resultados idênticos. Por fim, é realizada uma simulação através do porousWaveFoam, da interação de uma onda regular com um quebra-mar poroso, e conclui-se, comparando os resultados obtidos com os resultados dos ensaios experimentais no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), que a elevação da superfície livre é bem modelada.

Desenvolvimento de um modelo computacional para simulação de limitadores de corrente supercondutores indutivos

As redes do sistema de energia elétrica formam uma infraestrutura determinante para a qualidade da energia fornecida. À medida que os níveis de falha de corrente aumentam, surge um risco crescente de que tais falhas excedam a capacidade de proteção dos dispositivos energéticos, expondo as redes a danos muito dispendiosos. A tecnologia dos materiais supercondutores de alta temperatura possibilitou a criação de uma nova gama de limitadores de corrente, cujas características são consideravelmente vantajosas face aos dispositivos convencionais. Apesar da necessidade de um sistema criogénico, estes dispositivos operam de forma passiva, limitando eficazmente os picos de corrente e sem a interrupção do fornecimento de energia. Com este trabalho pretende-se desenvolver um modelo computacional, em Simulink, adequado à simulação de limitadores de corrente supercondutores do tipo indutivo (LCSi) de blindagem magnética, que possam ser utilizados na simulação de diferentes tipos de redes (com distintas cargas e fontes).

Simulação de estruturas meandriformes por objectos e estatísticas multiponto e avaliação da porosidade – aplicação a reservatórios siliciclásticos

Neste trabalho apresenta-se uma metodologia destinada a simular a morfologia e a porosidade de canais de areia em reservatórios fluviais. Como informação de partida utilizam-se um ou vários canais de areia de treino, em estrutura vectorial, que sejam representativos do reservatório, e leis de distribuição das dimensões largura e profundidade dos canais. Para a simulação da morfologia dos canais de areia, são calculados os ângulos azimutais de todos os segmentos de recta das linhas poligonais que constituem os canais de treino, a que se segue a codificação em classes de azimute e a determinação de estatísticas multiponto destas classes. Seguidamente, faz-se a simulação estocástica dos novos canais no volume do reservatório, ou seja, são geradas novas linhas poligonais condicionadas às estatísticas multiponto, a que se associam as dimensões largura e profundidade. Este algoritmo multiponto é muito eficiente, porque é a 1D, e contorna a problemática da variável azimute ser do tipo circular. A avaliação da porosidade é feita em simultâneo na conversão do modelo vectorial da morfologia dos canais de areia para o modelo matricial da malha de blocos do reservatório. Para cada bloco reservatório é contabilizada a proporção de não canal / canal e das fácies conforme um modelo conceptual de zonamento na secção do canal. A estimativa da porosidade média de cada bloco do reservatório é obtida pela soma do produto da proporção de cada fácies pela respectiva porosidade de referência. Para ilustrar as potencialidades da metodologia proposta apresenta-se um caso de estudo com dados sintéticos. De acordo com critérios geológicos e estratigráficos, consideraram-se quatro fácies na secção do canal que são discriminadas lateralmente e em profundidade por valores de referência de porosidade. O algoritmo de simulação morfológica capturou adequadamente a morfologia das imagens de treino e gerou várias imagens equiprováveis que depois foram convertidas em porosidade.

Reabilitação de taludes de aterro em encostas – análise de um caso numa ferrovia em Odemira

A presente dissertação refere-se ao acompanhamento de uma reabilitação, a cargo da empresa Tecnasol (antigo grupo EDIFER), empreendida num aterro de uma ferrovia, na região de Odemira, situado numa encosta xistenta/pelítica. Trata-se de um trecho centenário de uma linha ferroviária, em curva, que se estende ao longo de cerca de 250 m, construído em aterros de qualidade fraca que demonstravam sinais de instabilidade ao longo dos últimos anos. O autor participou ativamente nas reuniões de obra, no desenvolvimento e planeamento da obra, no controlo das atividades de produção, segurança e controlo de qualidade, integrado numa equipa com competência e experiente na área da geotecnia. Neste contexto, faz-se referência à problemática dos taludes de aterro em infraestruturas de transporte, em particular dos situados a meia encosta, e descrevem-se as principais etapas da obra, abordando-se o seu enquadramento histórico, bem como as medidas de monotorização adotadas, tanto em fase de obra, como anteriormente. Finalmente tecem-se algumas considerações sobre eventuais soluções alternativas e de futuros trabalhos a desenvolver.

Reabilitação de taludes de escavação em rochas de baixa resistência na ER 266

A presente dissertação aborda a problemática da reabilitação de taludes de escavação em maciços de baixa resistência. Para o efeito foi estudado um trecho da estrada regional 266 (ER 266), executada nos anos 40 do século passado, que deve a sua construção à necessidade de ligação da estação de caminhos-de-ferro de Luzianes Gare à vila algarvia de Monchique. Esta estrada insere-se em terrenos xistentos/pelíticos da Formação de Mira (Grupo de Flysch do Baixo Alentejo), desenrolando-se o traçado em grande parte da sua extensão em escavação, sendo frequentes os taludes com altura superior a 5 m e com pendentes da ordem de 50º, cuja estabilidade é essencialmente comandada pela compartimentação do maciço rochoso e pelas especificidades das rochas de baixa resistência que os constituem É analisada a situação de estabilidade dos taludes de escavação em vários trechos da ER 266, quer de taludes já intervencionados, onde se verificou a ocupação da via pelos materiais deslocados, quer de outros cujo reforço ainda não foi implementado. Definem-se as características geométricas, físicas e mecânicas dos taludes analisados, efectua-se uma análise expedita da susceptibilidade ao movimento para cada um, com uma avaliação quantitativa do factor de segurança global e do risco associado ao evento. Posteriormente, estabelece-se uma metodologia de intervenção para as situações mais relevantes estudadas, propondo-se um conjunto de potenciais soluções para as mesmas, abordando a adequação da técnica de estabilização ao maciço em causa, e às características da via em estudo (tipo de via, a sua localização e o respectivo tráfego), tendo por objectivo ser um contributo válido na gestão da manutenção de taludes rodoviários. Por fim, referem-se as principais conclusões relativas a intervenções de reabilitação de taludes de escavação em condições similares, em terrenos de baixa resistência.

Simulação de uma linha de produção com elevada variabilidade: uma abordagem Teoria das Restrições/DBR

A exigente corrida pela satisfação do cliente conduziu as organizações a uma generalizada aplicação de metodologias de melhoria contínua. Não obstante, frequentemente as expectativas não são correspondidas, levando ao insucesso destas aplicações. Para solucionar o problema vários autores defendem uma integração entre a Teoria das Restrições, Lean e Seis Sigma, denominada TLS. Ao invés de atacar, simultaneamente, todos os problemas do sistema, as equipas de melhoria devem focar-se nos elementos que impedem a organização de atingir o seu propósito. Nesta integração a Teoria das Restrições fornece o foco na restrição, ao passo que o Lean e Seis Sigma facultam as ferramentas necessárias à implementação da melhoria, através da redução de desperdícios e variação nos pontos de alavancagem do sistema. Na sua aplicação aos sistemas produtivos, o Drum-Buffer-Rope (DBR) é um mecanismo fundamental para lidar com a variabilidade e potenciar o Throughput do sistema. A presente dissertação é baseada na linha de produção da Fábrica de Transformadores Siemens do Sabugo. Recorreu-se à simulação para construir um modelo da linha de produção, identificar as restrições do sistema, verificar o impacto que a variabilidade tem no mesmo, dimensionar os seus recursos e simular as potenciais melhorias da aplicação do DBR. Para obter uma representação fiel do sistema real foi imprescindível observar o sistema, recolher dados correspondentes ao input no modelo e desenvolver uma análise criteriosa dos mesmos. Em linhas com elevada variabilidade decorrente de uma produção por encomenda, a análise do input ganha maior importância. Para tal foi proposta uma metodologia recorrendo a métodos de inferência estatística. Os resultados do estudo indicam as melhorias obtidas com a introdução do DBR na linha de produção e validam a simulação como poderosa ferramenta no apoio à tomada de decisão.

Jogos Sérios para a Saúde

Alguns jogos têm como objectivo a competição, outros a aprendizagem, uns jogam-se em grupo, outros individualmente. No entanto, todos têm um factor comum, ou seja, a experiência que se retira do momento é única. Seja esta experiência positiva ou negativa vai servir de aprendizagem nem que seja apenas das regras e mecânicas do dispositivo. Os Serious Games simulam situações ou processos do mundo real que são elaborados com o propósito de resolver um problema. Muitas vezes estes sacrificam o divertimento e o entretenimento com o objectivo de alcançar um tipo de progresso desejado para o jogador. Tal como no passado, e tendo em conta o desenvolvimento exponencial da tecnologia, os Serious Games podem agora ter um papel fundamental no desenvolvimento de novas terapias e ferramentas de saúde. É precisamente a olhar para o presente, e com os olhos no futuro dos Serious Games aplicados à saúde, que foi desenvolvida esta investigação. Como complemento, é também apresentado o projecto Typlife. Destinado a jovens com diabetes, é um projecto académico que tem como objectivo o desenvolvimento de uma aplicação para smartphone para o controlo da diabetes, enquanto envolve o utilizador numa experiência interactiva de recompensas pelas boas práticas no dia-a-dia.

Visão integrada da reabilitação

A reabilitação de um edifício tem muitas vezes de ser analisada e efetuada tendo em conta os edifícios vizinhos e a envolvente. No caso particular da reabilitação de um edifício, à partida devem considerar-se, de forma integrada, todos os requisitos que não são cumpridos face aos padrões atuais. Com base nessa análise, e tendo em conta muitas vezes condicionantes vários, que vão desde estéticos, técnicos, culturais a económicos, e que dependem em larga medida das tipologias construtivas, a intervenção tem de ser cuidadosamente concebida, preparada e executada. Apresentam-se sinteticamente as tipologias construtivas mais correntes, o contexto legislativo português da construção e específico da reabilitação. Efetua-se uma análise à legislação vigente, detalhando com maior detalhe o Regime Especial da Reabilitação Urbana, que possibilita dispensas de cumprimentos regulamentares mas apenas relativos a aspetos construtivos. Por esse motivo apresenta-se também uma síntese de aspetos relativos à segurança estrutural na reabilitação de edifícios com tipologias correntes. Pretende-se, através desta síntese, contribuir para uma visão mais integrada da reabilitação.

Simulação de comportamento de fogo em zonas florestais no alentejo central : comparação de modelos de combustível

Anualmente os incêndios florestais causam prejuízos por territórios por todo o mundo. Nas últimas décadas, estudos sobre o comportamento do fogo e avanços em tecnologias SIG, deram origem a modelos matemáticos de previsão e à sua inserção em sistemas informáticos de simulação de comportamento e propagação de fogo. A utilização destes necessita da caracterização das variáveis que determinam o comportamento do fogo: variáveis topográficas, condições meteorológicas e combustível vegetal. A vegetação assume-se como a única variável que pode ser controlada através de medidas de gestão e a mais estudada por todo o mundo. A sua caracterização é geralmente efetuada através de modelos de combustível, que consiste num conjunto de propriedades quantificáveis utilizadas nos modelos de comportamento do fogo. Através da utilização do simulador FARSITE, foi efetuada a simulação de comportamento de fogo em áreas de ocorrência de incêndios florestais localizadas na região do Alentejo Central, Portugal, recorrendo a diversos conjuntos de modelos de combustível para caracterizar a vegetação. Os resultados evidenciam, no geral, um maior rigor dos modelos de combustível customizados na caracterização da vegetação da área de estudo.

Reabilitação urbana sustentável – modelo de intervenção para o espaço público

Com o acentuado ritmo de urbanização nos centros das cidades, surgiram problemas de ordem ambiental, social e económica, que se constituem, nos nossos dias, como um desafio para a descoberta de um futuro sustentável para as urbes. O conceito de “sustentabilidade” tem vindo a ganhar importância nas últimas décadas, nomeadamente no sector da construção. As intervenções de reabilitação urbana sobre o espaço público assumem-se como uma prioridade nacional e uma oportunidade para um Desenvolvimento Urbano Sustentável. Esta área, para além de contribuir para o equilíbrio social e a melhoria da qualidade de vida das populações, é também uma actividade determinante para a dinamização económica, a geração de emprego e a poupança de recursos naturais (Amado, et al., 2012). O planeamento urbano assume um papel determinante na implementação dos objectivos da reabilitação urbana. A preocupação com o desenvolvimento equilibrado das cidades tem motivado o desenvolvimento de diversos estudos com propostas de medidas para uma reabilitação urbana sustentável. A nível político têm sido implementados alguns programas como o JESSICA e o Lx-Europa 2020, bem como o surgimento das Sociedades de Reabilitação Urbanas. Diversos países, a nível mundial, têm vindo a desenvolver e adoptar instrumentos para auxílio e avaliação das medidas definidas nos planos das suas cidades. Esses instrumentos, que se baseiam em indicadores de sustentabilidade, representam uma função importante na aplicação das medidas estratégicas, pois permitem avaliar o desempenho ao longo do tempo de determinado parâmetro e adoptar medidas de recuperação em tempo útil. A utilização de indicadores de sustentabilidade possibilita o tratamento de informações que são avaliadas quantitativamente ou qualitativamente, conduzindo à descrição e evolução de determinado dado das cidades. O presente trabalho surge com o objectivo de, a partir dos problemas considerados determinantes para a reabilitação do espaço público (mobilidade, segurança e diversidade), e com base nos trabalhos que têm vindo a ser desenvolvidos com vista a um futuro sustentável, desenvolver uma ferramenta, de fácil utilização e interpretação, que auxilie as entidades competentes na elaboração dos planos estratégicos, na avaliação e monitorização das acções de reabilitação urbana de forma sustentável.

Jogo 3D online para reabilitação de pacientes afásicos

Esta plataforma foi projetada como auxílio complementar ao processo de reabilitação de doentes afásicos lusófonos. Uma gama de exercícios são disponibilizados de forma a induzir diferentes estímulos (compreensão escrita e auditiva e expressão escrita) sendo a grande maioria destes realizados dentro de um ambiente virtual em três dimensões onde o utilizador (dependendo da tarefa) pode interagir com objetos presentes dentro de uma casa. A principal particularidade desta plataforma reside no facto desta estar alojada online, dispensando instalações e permitindo um acompanhamento mais próximo por parte do terapeuta da fala do progresso feito pelo paciente. A ferramenta desenvolvida está disponível para visualização e teste no endereço www.weblisling.net.

Simulação e otimização da coluna de vácuo II da refinaria de Sines

O trabalho realizado foi desenvolvido no âmbito de um estágio curricular de seis meses realizado na Refinaria de Sines da Galp Energia. O principal objetivo foi a otimização da maior coluna de destilação de vácuo existente, uma vez que com o início do funcionamento de novas unidades, como é o caso do Hydrocraker, a produção de gasóleo de vácuo na Refinaria não é suficiente para assegurar a carga das unidades sendo necessário importar, diminuindo assim as margens das unidades. Foi implementada a simulação da coluna de destilação de vácuo II em ASPEN PLUS® para o caso de design, usando as condições de operação que o licenciador usou nas suas simulações para o re-vamping da unidade. Posteriormente foi efetuada a implementação para o caso de Test Run, em que são verificadas as produções projetadas para a coluna, e foram implementados na coluna 4 casos de operação real, onde foram recolhidos os dados de operação e comparadas as características dos produtos simulados com os resultados obtidos nos ensaios das amostras efetuados pelo Laboratório. No caso de design verifica-se que o modelo representa de forma aceitável as características dos pro-dutos extraídos. Tanto para o caso de Test Run como para os casos reais verifica-se que o modelo representa, na maioria dos casos, as características do destilado e do HVGO nas partes finais das destilações destes produtos, enquanto que o modelo representa as características do LVGO na fase inicial da destilação. Para otimização da coluna de vácuo verificou-se que os parâmetros com maior influência na produção de gasóleo de vácuo são a temperatura da zona de flash da coluna e o caudal de vapor de stripping introduzido no fundo da coluna.