Produção de Biodiesel em reator de ultrassons

A contínua subida dos preços dos combustíveis fósseis tradicionais aliada à crescente pressão por parte de várias instituições mundiais para uma política “verde” no que diz respeito aos combustíveis, levam a um aumento da procura dos biocombustíveis e é neste contexto que surge o biodiesel como um dos principais intervenientes. O biodiesel pode ser definido como um derivado éster monoalquílico de ácidos gordos de cadeia longa proveniente de fontes renováveis como óleos vegetais ou gorduras animais e que apresenta características semelhantes ao diesel de petróleo, podendo ser utilizado sem qualquer problema em motores de ignição por compressão. Este trabalho apresenta como principal objetivo o estudo da aplicação da tecnologia de ultrassons na produção de biodiesel. Foi utilizado neste trabalho como matéria-prima um óleo doméstico usado. Este óleo foi previamente filtrado sendo depois analisado o seu índice de acidez para avaliar o seu teor em ácidos gordos livres. O valor obtido para o índice de acidez do óleo foi de 1,91 mg KOH/g, um valor relativamente baixo permitindo a sua utilização sem ser necessário um tratamento inicial via esterificação para diminuir a acidez do mesmo. Foram realizados três ensaios de reação independentes, o primeiro recorrendo ao método tradicional de produção de biodiesel através de transesterificação e recorrendo a agitação mecânica e aquecimento, o segundo utilizando uma sonda de ultrassons com a potência de 500 W e um terceiro ensaio de reação utilizando uma sonda de ultrassons de 2000 W. Em todas as reações foi utilizada uma proporção de 1:5 de óleo usado e metanol e 0,5 % (em relação á massa de óleo utilizada) de catalisador metilato de sódio. Todas as alíquotas recolhidas durante os ensaios foram analisadas através de cromatografia gasosa de modo a determinar o conteúdo em ésteres presente em cada uma delas. A reação convencional teve uma duração total de 150 minutos e decorreu a uma temperatura de 65ºC e a agitação constante de 500 rpm. Ao longo da reação foram retiradas alíquotas de cerca de 25 ml, que foram tratadas de imediato e posteriormente analisadas de modo a estudar-se o comportamento da reação ao longo do tempo. A percentagem de ésteres metílicos no biodiesel obtida ao fim de 90 minutos foi de 81,3%. Em seguida realizou-se uma reação utilizando uma sonda de ultrassons de 500 W de potência mergulhada num recipiente reacional devidamente isolado com uma rolha de cortiça de modo a minimizar as perdas de metanol por evaporação. O tempo total de reação foi de 90 minutos e foram-se retirando alíquotas de cerca de 25 ml para acompanhar o desenrolar da reação, tendo-se obtido uma percentagem de ésteres metílicos de 85,9% ao fim dos 90 minutos. Foi realizada por fim um terceiro ensaio de reação utilizando uma sonda de 2000 W com uma duração total de 90 minutos, tendo-se obtido resultados pouco satisfatórios (77,7%), provavelmente devido a algum problema operacional relacionado com a sonda de ultrassons utilizada ou devido a uma geometria do reator pouco eficiente. Os produtos resultantes da reação convencional e da reação utilizando a sonda de ultrassons de 500 W, assim como o óleo utilizado como matéria-prima foram caracterizados em termos de índice de acidez, densidade a 15ºC e viscosidade a 40ºC.

Estudo de viabilidade técnico-económica da instalação de caldeiras a biomassa para o aquecimento central do ISEP

Neste projeto pretende-se utilizar uma fonte energética renovável (nomeadamente a biomassa), no âmbito da produção de água quente para aquecimento central das instalações do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP). O objetivo principal remete para a avaliação técnico-económica da substituição das quinze caldeiras existentes, alimentadas a gás natural, por seis caldeiras alimentadas a biomassa, nomeadamente a pellets. Desta forma, permite-se apostar na biomassa como uma alternativa para reduzir a dependência dos combustíveis fósseis. Neste trabalho apresenta-se uma comparação realista do sistema de aquecimento existente face ao novo a implementar, alimentado por um combustível renovável utilizando caldeiras a pellets de 85% de rendimento. Para realizar esta comparação, usou-se as faturas energéticas de gás natural do ISEP, o custo da quantidade equivalente necessária de pellets, os custos de manutenção dos dois tipos de caldeiras e, os custos do consumo de energia elétrica por parte de ambas as caldeiras. Com este estudo, estimou-se uma poupança anual de 84.100,76 €/ano. Determinaram-se experimentalmente, em laboratório, os parâmetros essenciais de uma amostra de pellets, que foram usados para calcular as necessidades energéticas em biomassa no ISEP, bem como a produção de cinzas gerada por parte das caldeiras. Foi proposto um destino ambientalmente adequado para os 788,5 kg/ano de cinzas obtidas – a utilização na compostagem, após tratamento e aprovação de ensaios ecotoxicológicos realizados pela empresa que fará a sua recolha. As caldeiras a pellets terão um consumo mínimo teórico de 16,47 kgpellets/h, consumindo previsivelmente 197,13 tpellets/ano. Para este efeito, serão usadas caldeiras Quioto de 150 kW da marca Zantia. Para comparar distintas possibilidades de investimento para o projeto, avaliaram-se dois cenários: um foi escolhido de forma a cobrir o somatório da potência instalada das caldeiras atuais e o outro de forma a responder aos consumos energéticos em aquecimento atuais. Além disso, avaliaram-se cenários de financiamento do investimento distintos: um dos cenários corresponde ao pagamento do investimento total do projeto no momento da aquisição das caldeiras, enquanto o outro cenário, mais provável de ser escolhido, refere-se ao pedido de um empréstimo ao banco, no valor de 75% do investimento total. Para o cenário mais provável de investimento, obteve-se um VAL de 291.364,93 €/ano, com taxa interna de rentabilidade (TIR) de 17 %, um índice de rentabilidade (IR) de 1,85 e um período de retorno (PBP) de 5 anos. Todos os cenários avaliados registam rentabilidade do projeto de investimento, sem risco para o projeto.

Spatial analysis and investigation of fire events occurrences in the Valencian Community, Spain

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Otimização do Funcionamento de Caldeiras Aquatubulares em Indústria de Processo Químico

O presente trabalho centrou-se na otimização do rendimento térmico de duas caldeiras aquatubulares da empresa RAR- Refinaria de Açúcar Reunidas, com a finalidade de identificar onde ocorrem perdas de energia e, desta forma, propor soluções para a sua minimização. Para tal, realizaram-se ensaios em duas caldeiras da empresa providas de queimadores mistos, ou seja podem operar com fuelóleo e gás natural, tanto individualmente, como simultaneamente, sendo que para a realização dos ensaios apenas se utilizou o fuelóleo devido ao seu menor custo. Na caldeira designada por 1 realizaram-se ensaios para os caudais de 300, 500, 800, 1000, 1200, 1400 e 1600 kg/h de fuelóleo. A gama de rendimentos térmicos obtida foi entre 88,3 e 91,2%. Na caldeira designada por 3, efetuaram-se ensaios para os caudais de fuelóleo de 300, 500, 700, 900, 1000, 1200, 1400, 1500 e 1800 kg/h e os rendimentos térmicos obtidos foram entre 85,2 e 88,0%. Em ambas as caldeiras e para caudais baixos verificou-se que a quantidade de ar introduzida no processo de combustão era superior à necessária, conduzindo a uma diminuição dos valores de rendimento térmico. Para 500 kg/h de fuelóleo, por exemplo, a quantidade de ar utilizada foi cerca de duas vezes superiores ao valor estequiométrico. Tendo em conta estes factos, foi proposto ao gestor de energia a implementação de uma nova relação de ar/combustível vs caudal de combustível no sistema de controlo das referidas caldeiras. Após alguns testes (excluindo 300 kg/h de fuelóleo devido a questões de operação), considerou-se como caudal mínimo de operação os 500 Kg/h de fuelóleo nas respetivas caldeiras 1 e 3. Verificou-se que os rendimentos térmicos aumentaram, no caso da caldeira 1, para valores entre os 90,1 e 91,3% e, na caldeira 3, para valores entre 89,0 e 90,9%. Por fim, efetuou-se uma breve análise económica com o intuito de se avaliar e quantificar o que a empresa pode poupar com esta medida. O lucro anual pode oscilar entre 14.400 e 62.640€ ou 104.400 e 136.800€, para as caldeiras 1 e 3, respetivamente.

How does household energy consumption contribute to PM10 emissions?

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Economics from the NOVA – School of Business and Economics

Earth mortars constructive use on Neolithic domestic structures. Some case studies in Alentejo.

HMC08 - 1st Historical Mortars Conference: Characterization, Diagnosis, Conservation, Repair and Compatibility, LNEC, Lisbon, 24-26 September 2008

How does household energy consumption contribute to PM10 emissions?

Particle Pollution (PM) is a major problem in urban environments. There is serious health risks associated with exposure to PM. In addition, particulate matter also contributes to greenhouse effects and global warming. PM originates mainly from fuel combustion. In this paper, we attempt to study household energy use contributions to experienced levels of PM concentrations. We find that there is a strong positive association between household gasoline consumption and urban air pollution. Residential natural gas use is also associated with poor air quality.

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.

Study of the potential employment of Malvaceae Species in composites materials

The employ of vegetal fibers for textiles and composites represents a great potential in economic and social sustainable development. Some Malvaceae species are considered tropical cosmopolitans, such as from Sida genus. Several species of this genus provide excellent textile bast fibers, which are very similar in qualities to the jute textile fiber. The objective of the present study is present the physicochemical characterization of six Brazilian vegetal fibers: Sida rhombifolia L.; Sida carpinifolia L. f.; Sidastrum paniculatum (L.) Fryxell; Sida cordifolia L.; Malvastrum coromandelianum (L.) Gurck; Wissadula subpeltata (Kuntze) R.E.Fries. Respectively the two first species are from Brazilian Atlantic Forest biome and the four remaining from Brazilian Cerrado biome, despite of present in other regions of the planet. The stems of these species were retted in water at 37oC for 20 days. The fibers were tested in order to determine tensile rupture strength, tenacity, elongation, Young’s modulus, cross microscopic structure, Scanning Electronic Microscopy (SEM), regain, combustion, acid, alkali, organic solvent and cellulase effects, pH of the aqueous extract, Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetric Analysis (TGA). The obtained values were compared with those from fibers of recognized applicability in the textile industry including hemp. The results are promising in terms of their employment in thermoset and thermoplastic medium resistance composites.

Utilização de gás natural comprimido em veículos pesados de passageiros

Dissertação de mestrado em Engenharia Mecânica

Development of a thermoelectric generator for the exhaust of a vehicle

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Desenvolvimento de um Controlador com DSP para um Motor CA de 30 kW para o CEPIUM

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores

Desenvolvimento de um Posto de Carregamento Lento com BMS e Interface com o Cockpit para o CEPIUM

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e de Computadores

Desenvolvimento de um Range Extender para Veículo Elétrico

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e de Computadores

Aromatic amines sources, environmental impact and remediation

Aromatic amines are widely used industrial chemicals as their major sources in the environment include several chemical industry sectors such as oil refining, synthetic polymers, dyes, adhesives, rubbers, perfume, pharmaceuticals, pesticides and explosives. They result also from diesel exhaust, combustion of wood chips and rubber and tobacco smoke. Some types of aromatic amines are generated during cooking, special grilled meat and fish, as well. The intensive use and production of these compounds explains its occurrence in the environment such as in air, water and soil, thereby creating a potential for human exposure. Since aromatic amines are potential carcinogenic and toxic agents, they constitute an important class of environmental pollutants of enormous concern, which efficient removal is a crucial task for researchers, so several methods have been investigated and applied. In this chapter the types and general properties of aromatic amine compounds are reviewed. As aromatic amines are continuously entering the environment from various sources and have been designated as high priority pollutants, their presence in the environment must be monitored at concentration levels lower than 30 mg L1, compatible with the limits allowed by the regulations. Consequently, most relevant analytical methods to detect the aromatic amines composition in environmental matrices, and for monitoring their degradation, are essential and will be presented. Those include Spectroscopy, namely UV/visible and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR); Chromatography, in particular Thin Layer (TLC), High Performance Liquid (HPLC) and Gas chromatography (GC); Capillary electrophoresis (CE); Mass spectrometry (MS) and combination of different methods including GC-MS, HPLC-MS and CE-MS. Choosing the best methods depend on their availability, costs, detection limit and sample concentration, which sometimes need to be concentrate or pretreated. However, combined methods may give more complete results based on the complementary information. The environmental impact, toxicity and carcinogenicity of many aromatic amines have been reported and are emphasized in this chapter too. Lately, the conventional aromatic amines degradation and the alternative biodegradation processes are highlighted. Parameters affecting biodegradation, role of different electron acceptors in aerobic and anaerobic biodegradation and kinetics are discussed. Conventional processes including extraction, adsorption onto activated carbon, chemical oxidation, advanced oxidation, electrochemical techniques and irradiation suffer from drawbacks including high costs, formation of hazardous by-products and low efficiency. Biological processes, taking advantage of the naturally processes occurring in environment, have been developed and tested, proved as an economic, energy efficient and environmentally feasible alternative. Aerobic biodegradation is one of the most promising techniques for aromatic amines remediation, but has the drawback of aromatic amines autooxidation once they are exposed to oxygen, instead of their degradation. Higher costs, especially due to power consumption for aeration, can also limit its application. Anaerobic degradation technology is the novel path for treatment of a wide variety of aromatic amines, including industrial wastewater, and will be discussed. However, some are difficult to degrade under anaerobic conditions and, thus, other electron acceptors such as nitrate, iron, sulphate, manganese and carbonate have, alternatively, been tested.