Simulação, desenvolvimento de equipamento e validação experimental de ensaios não destrutivos com células bacterianas

A técnica de Ensaios Não Destrutivos (END) baseada em células bacterianas (CB) foi proposta recentemente e tem demonstrado viabilidade na identificação de micro defeitos superficiais, com espessuras e profundidades inferiores a 5 μm, em vários materiais de engenharia. O conhecimento processual já é significativo, mas diversos aspectos carecem de desenvolvimentos, nomeadamente, a interacção das bactérias com outros materiais, o limiar de detectabilidade da técnica, a aplicação a defeitos naturais ou o comportamento dinâmico das bactérias sujeitas a campos eléctricos ou magnéticos. Este trabalho pretendeu ser um passo em frente no conhecimento da técnica. Os principais objectivos foram alargar a documentação sobre a interacção bactéria-material, determinar o menor defeito padrão possível de detectar, estabelecer e validar um modelo analítico da dinâmica das bactérias sujeitas a forças exteriores, e comparar o desempenho da técnica com os END por líquidos penetrantes (LP). Foi desenvolvido e testado um protótipo para aplicação de campos magnéticos permanentes triaxiais. A bactéria Rhodococcus erythropolis foi usada na inspecção dos materiais AA1100, AISI 316L, WC, titânio, NiTi, ouro, ABS e lentes oftálmicas, com defeitos padrão por micro e nano indentação e riscagem, assim como os defeitos existentes em soldaduras laser. A técnica foi testada nos padrões de sensibilidade dos LP para efeitos de comparação. Verificou-se que é possível identificar defeitos de nano indentação com largura e profundidades de aproximadamente 5,3 μm e 0,4 μm, respectivamente, e que também são identificados os defeitos dos padrões sensibilidade dos LP, com cerca de 1 μm de espessura.

Ocupação humana no estabelecimento de fluxos energéticos em edifícios

Nos últimos tempos, a preocupação ambiental, passou a ser um tema recorrente na sociedade. A consciência coletiva da limitação do planeta em recursos naturais tem mostrado a necessidade de alterar os comportamentos no sentido de reduzir desperdícios, e conseguir objetivos do dia-a-dia de forma mais eficiente e menos penalizadora do já frágil equilíbrio ecológico. Os consumos energéticos, e especificamente os consumos em edifícios, contribuem de forma significativa para o desequilíbrio ambiental pelo que, cada vez mais, se assiste a um aumento da preocupação com a eficiência energética em edifícios e a consciência dos benefícios que daí podem resultar. A eficiência energética está intimamente relacionada com o não desperdício de energia. Para que não haja desperdício de energia é necessário saber onde essa energia é consumida bem como os fatores que influenciam o consumo. Há já algum tempo que se fazem estudos cujo principal objetivo é prever o consumo de energia num edifício, através da análise de um conjunto de variáveis, normalmente meteorológicas. Mais recentemente começam a surgir novos estudos nesta área, que consideram outro tipo de variáveis, nomeadamente variáveis relacionadas com o comportamento humano, que devidamente tratadas podem modelizar esse mesmo comportamento. Conseguir prever o consumo de um edifício de uma forma mais rigorosa tendo em consideração, não só fatores construtivos ou meteorológicos, mas também fatores resultantes de comportamentos das pessoas, será uma ferramenta preciosa em termos de projeto ou de exploração dos edifícios. Até que ponto a variável humana é importante na previsão de consumos energéticos? É a esta pergunta que a presente dissertação tenta responder. Para tal apresenta um método de estudo, que utiliza redes neuronais, dividido em etapas. Primeiramente é necessário conhecer as variáveis existentes num edifício de estudo, selecionar quais as que são pertinentes na previsão dos consumos e porquê. Em seguida é preciso prever a energia consumida através da análise das variáveis.

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.

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.

Argamassas de terra - Comportamento higrotérmico função da granulometria da areia

É referido em bibliografia que a utilização da terra em argamassas de reboco interiores apresenta propriedades muito importantes para a melhoria da qualidade e conforto do ambiente interior de edifícios. Destaca-se a elevada capacidade de adsorção de vapor de água, que pode contribuir para o equilíbrio dos ambientes interiores e, consequentemente, para a mitigação dos problemas de saúde associados a estados limites de humidade. O trabalho experimental que se apresenta teve como objectivo o estudo das propriedades higrotérmicas de argamassas de terra, através do estudo da sua condutibilidade térmica, da permeabilidade ao vapor de água e da capacidade higroscópica (a nível de adsorção mas também de desadsorção). Para tal formularam-se diversas argamassas com base numa mesma terra argilosa destorroada, proveniente do barrocal algarvio, e com diferentes misturas de areias siliciosas. Todas as argamassas foram formuladas ao traço volumétrico 1:3 de terra e areia, respectivamente. Compararam-se com duas argamassas pré-doseadas produzidas com terra da mesma região produzidas com equipamento de laboratório e de obra. Os resultados obtidos com as diversas argamassas são apresentados e discutidos, comparando sempre que possível com outros estudos e salientando-se particularmente os bons resultados apresentados em relação à higroscopicidade das argamassas estudadas. Essa capacidade deve-se às características da argila, que constitui o aglutinante das argamassas que constituem estes rebocos, e aparenta não ser muito influenciada pela granulometria das areias utilizadas, nem pela existência de baixa percentagem de fibras. Esta situação permite considerar argamassas com este tipo de terra como potencialmente adequadas para contribuírem para a regulação higrométrica dos espaços interiores, nomeadamente na reabilitação de edifícios existentes.

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.

Monitorização de consumos energéticos em edifícios: um estudo de caso na Schneider Electric

Na sequência do panorama económico atual, existe cada vez mais uma tendência de redução de custos e de, em simultâneo, obter a eficiência energética desejada, mais concretamente no setor dos edifícios, uma vez que este tem um peso bastante considerável nos consumos totais em Portugal e na Europa. Existem variadas formas de atuar neste sentido nomeadamente ao nível dos equipamentos e sistemas instalados, bem como, nos hábitos e comportamentos dos ocupantes. Com esse intuito, muitas empresas têm desenvolvido mecanismos ou formas de minimizar os gastos, nomeadamente em termos de consumos elétricos. Dentro dos possíveis caminhos para se alcançar esse objetivo, surgem os sistemas de monitorização e os sistemas de gestão técnica centralizada. O objetivo de reduzir a discrepância entre a fatura que se paga pela eletricidade e o que realmente consiste numa necessidade de consumo é atualmente uma preocupação real. Desta forma, o desenvolvimento de soluções com capacidade para garantir a redução do erro na tomada de decisão bem como as que tornem possível o acompanhamento do desempenho de toda a instalação em detalhe e em tempo real são áreas nas quais se tem e se vai continuar a investir. É por isso, realmente importante, perceber onde e porquê se consome mais e é um desafio alterar esse panorama e continuar a realizar a monitorização dos registos. Para tal, a empresa Schneider Electric tem instaladas estações de medida, mais concretamente analisadores de energia, nos seus quadros elétricos, de forma a conseguir percecionar os consumos de forma mais detalhada e direcionada, ou seja, permitindo visualizar dados de todas as frações do piso. 281 Esta dissertação tem como objetivo a avaliação dos consumos de eletricidade de forma detalhada, tendo como objeto de estudo o edifício onde está sediada a empresa Schneider Eletric, de forma detalhada e a posterior identificação de hábitos ou fatores que influenciem os mesmos da forma não pretendida. Tem ainda o objetivo de avaliar o comportamento da técnica solar passiva utilizada no referido edifício. Desta forma será possível saber, não só o perfil de consumos e respetivos impactos bem como sugerir possíveis ajustes que levem a uma maior eficiência energética. Os resultados deste estudo deverão permitir às pessoas responsáveis pela entidade tomar decisões assentes em informação concreta e detalhada.

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.

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.

Argamassas de terra. Comportamento higrotérmico função da granulometria da areia

O trabalho experimental que se apresenta teve como objetivo o estudo das propriedades higrotérmicas de argamassas de terra, através do estudo da sua condutibilidade térmica, permeabilidade ao vapor de água e capacidade higroscópica. Formularam-se diversas argamassas com base numa mesma terra argilosa destorroada, proveniente do barrocal algarvio, com diferentes misturas de areias siliciosas. Compararam-se com duas argamassas pré-doseadas produzidas com terra da mesma região produzidas com equipamento de laboratório e de obra. Os resultados obtidos com as diversas argamassas são apresentados e discutidos, salientando-se particularmente os bons resultados apresentados em relação à higroscopicidade das argamassas estudadas. Essa capacidade deve-se às características da argila, que constitui o aglutinante das argamassas, e aparenta não ser muito influenciada pela granulometria das areias utilizadas, nem pela existência de baixa percentagem de fibras. Destaca-se a elevada capacidade de adsorção de vapor de água, que pode contribuir para o equilíbrio dos ambientes interiores e, consequentemente, para a mitigação dos problemas de saúde associados a estados limites de humidade. É possível considerar argamassas com este tipo de terra como potencialmente adequadas para contribuírem para a regulação higrométrica dos espaços interiores, nomeadamente na reabilitação de edifícios existentes.

Caracterização do conforto acústico em edifícios de habitação

A presente dissertação tem como objectivo realizar uma avaliação da percepção do conforto acústico no interior das habitações, pelos seus habitantes. Estes dados subjectivos foram posteriormente relacionados com os descritores físicos utilizados para a caracterização do desempenho acústico de elementos construtivos. Para as amostras seleccionadas, três empreendimentos em Lisboa, os resultados acústicos dos mesmos foram obtidos pela análise de diversas notas técnicas, realizadas pelo departamento de Acústica e Iluminação do Laboratório Nacional de Engenharia Civil de Portugal. No âmbito deste estudo e em conjunto com o Laboratório Nacional de Engenharia Civil, e laboratórios congéneres europeus, desenvolveu-se um estudo, no formato de questionário, sobre as características de conforto acústico no interior dos edifícios de habitação em Portugal, o questionário COST TU0901. O questionário foi analisado em três partes. A 1ª parte corresponde à análise das questões referentes aos dados pessoais, a 2ª parte contém questões que pretendem medir a percepção dos moradores ao ruído no último ano e a 3ª parte tenta medir a sensibilidade dos mesmos ao ruído. Este estudo tem por base as respostas de 89 moradores de três empreendimentos, A,B e C, ao questionário mencionado anteriormente, que posteriormente foram analisadas através do pro-grama de cálculo estatístico SPSS - Statistical Package for the Social Science. Resultaram do estudo alguns indicadores comparáveis mas conclui-se que é essencial aumentar a amostra de casos de estudo para a apresentação de melhores resultados finais. As respostas ao questionário ajudaram na definição das exigências apropriadas que devem integrar a legislação sobre os requisitos acústicos de edifícios. Estas exigências têm como finalidade a prevenção de construção de soluções construtivas inadequadas, e a definição de condições de conforto acústico satisfatório. Exigências demasiado restritivas, conduzem a preços de habitações desnecessários, e por esse facto é importante avaliar as opiniões dos residentes, e a correspondente percepção sobre a satisfação relativamente ao isolamento acústico dos edifícios.

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.