Utilização de coberturas ajardinadas de vegetação intensiva, extensiva e horta urbana em edificações

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Estudo, Avaliação e Propostas de melhoria para a Climatização do edifício Biorama do Parque Biológico de Vila Nova de Gaia

A eficiência energética e a preocupação com a sustentabilidade têm vindo a ganhar preponderância na sociedade moderna. Este trabalho é uma contribuição para esta tendência onde se pretendeu avaliar e sugerir alterações ao sistema de climatização do edifício Biorama do Parque Biológico de Vila Nova de Gaia (PBG). Procedeu-se em primeiro lugar a uma caracterização física, química e geográfica dos 5 biomas constituintes do Biorama. Para isso, recorreu-se a documentos fornecidos pelo próprio PBG, visitas ao local e registo de medições de alguns parâmetros (temperatura, humidade relativa, qualidade do ar). Posteriormente foi realizado o balanço térmico dos edifícios, de acordo com a legislação em vigor, recorrendo a expressões e conceitos teóricos. Foram determinados valores dos ganhos térmicos de aquecimento de 15811, 10694, 7939, 9233, e 6621 kWh/ano para Floresta tropical, Mesozoico, Dunas, Savana e Deserto, respetivamente. Foram igualmente determinados valores dos ganhos térmicos no verão de 7093, 4798, 3560, 4144 e 2971 kWh na Floresta tropical, no Mesozoico, nas Dunas, na Savana e no Deserto, respetivamente. As cargas térmicas de aquecimento foram 149, 125, 47, 60 e 51 kW na Floresta tropical, no Mesozoico, nas Dunas, na Savana e no Deserto, respetivamente. As cargas térmicas de arrefecimento foram iguais a 59, 57, 47, 35 e 36 kW na Floresta tropical, no Mesozoico, nas Dunas, na Savana e no Deserto, respetivamente. Algumas soluções são avançadas, bem como alternativas comportamentais de modo a corrigir alguns problemas identificados. Uma proposta é a da instalação de painéis solares e acumuladores de calor, com os quais se estima um ganho médio conjunto de 500 W em cada bioma, e representam um investimento de 1050 euros e terão um retorno de 1 ano. Em relação à humidade é sugerido a utilização mais eficaz dos aspersores existentes e a utilização de esponjas, para fazer subir a humidade relativa para valores superiores a 80%. Em sentido inverso, no inverno, propõem-se a utilização de material higroscópico para fazer baixar a humidade relativa em cerca de 5%. Os custos com os suportes e o material higroscópico rondam os 250 €. Por fim, é sugerido a instalação de um aparelho de ar condicionado de 16 000 BTU no corredor de ligação, pois é a única forma de garantir condições de conforto térmico. Esta proposta de arrefecimento com ar condicionado e ainda o recurso a uma cortina de lâminas de plástico, que servem para efetuar uma separação mais eficiente entre ar frio e ar quente, têm um custo aproximado de 350 €. É ainda sugerida a utilização de lonas ou de uma planta trepadeira com um custo por planta de 5€, nas coberturas dos telhados virados a sul, sendo que a zona do corredor deverá ser totalmente coberta, a fim de evitar a exposição solar direta.

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%.

Dimensionamento de Madres Enformadas a Frio Travadas por Painéis do Tipo Sandwich

O presente relatório de estágio foi elaborado no âmbito da Unidade Curricular de DIPRE, Dissertação/Projeto/Estágio, do 2.º ano de Mestrado em Engenharia Civil do Instituto Superior de Engenharia do Porto, do ramo de estruturas, tendo como principal foco, a análise e dimensionamento de madres de aço enformado a frio e sua utilização com painéis do tipo sandwich em coberturas. Seções enformadas a frio são cada vez mais utilizadas em construções modernas, especificamente como estrutura secundária em coberturas, onde geralmente são fixas a painéis através de ligações aparafusadas. A presença de painéis e fixações através de parafusos permitem a estabilização lateral e torsional de madres aumentando desta forma a capacidade resistente, mas por serem elementos estruturais de espessura reduzida, os enformados a frio são suscetíveis a fenómenos de instabilidade associados. Desta forma, a norma EN 1993-1-3 [4] permite a análise e dimensionamento deste tipo de elementos através das disposições regulamentares preconizadas nas partes 1-1 [3] e 1-5 [5] da mesma norma. Num primeiro estudo, o presente trabalho tem como objetivo o dimensionamento e verificação de segurança de elementos enformados a frio com base na seção efetiva determinada com o auxílio das normas EN 1993-1-1 (regras gerais) e EN 1993-1-5 (regras para elementos estruturais constituídos por placas). Numa segunda fase, este trabalho pretende apresentar um estudo do comportamento de interação entre os sistemas madres-painéis. Para tal, são quantificadas as rigidezes das conexões dos sistemas e dos painéis para se realizarem a análise relativamente à restrição lateral e restrição torsional de madres. Neste contexto, concluiu-se que os painéis, quando fixos de forma adequada às madres, contribuem para a estabilidade.

Historic timber roof structures

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Estruturas e Geotecnia

Thermal performance of cool facades: evaluation by Infrared Thermography

High reflective paints (cool paints) are used on flat roofs to reduce heat gains from the incidence of solar radiation and thus improve the thermal comfort and energy efficiency of buildings, especially in summer periods. Given the application potential of these paints on vertical surfaces, a research study has been developed to evaluate the thermal performance of reflective paints on walls under real exposure conditions. Accordingly, different reflective paints have been applied as the final coating of an ETICS type solution, on the facades of a full scale experimental cell built at LNEC campus. For being applied in an ETICS system a paint has to fulfill several requirements, whether aesthetic or functional (such as the adhesion between the coating layers or the durability of the insulation), essential for its efficient performance. Since this construction coating system is subject to a prolonged sun exposure, various problems may arise, such as paint degradation or deterioration of the thermal insulation properties, particularly when dark colors are applied. To evaluate the thermal performance of the chosen paints, the method of non-destructive analysis by Infrared Thermography was used. Thermography allows knowing the temperature distribution of facades by measuring the radiation emitted by their surfaces. To complement the thermographic diagnosis, thermocouples were placed between the insulation and the paint system of the experimental cell. Additional laboratory tests allowed the characterization of the optical properties (reflectance and emittance) of the different reflective paints used in this study. The comparative analysis of the thermal performance of reflective and conventional paints revealed that the reflective paint allows a reduction of the facade surface temperature, reducing the risk of loss of insulating properties of the ETICS system and thus ensuring its longevity and functionality. The color of the paint used affects, naturally, the reflective ability of the surface and may have an important role in energy balance of the building. This paper also showed the potential of infrared thermography in the evaluation of the thermal performance of reflective paints.

Analysis of portuguese residential buildings’ needs and proposed solutions

The Portuguese housing sector experienced a significant growth throughout the 20th century, particularly in the last quarter, after the democratic revolution in 1974. In fact, the number of buildings built between 1970 and 1990 is more than one third of the buildings actually existing in Portugal. Therefore most of them were built before the publication of the first regulation concerning the energy efficiency in buildings. Regarding this scenario, it would be expected that rehabilitation activities would represent most of the current construction activities. However, given some remaining barriers from old social policies, this situation is not observed; actually building retrofitting is the least significant sector, accentuating the degradation level of major part of the Portuguese housing stock. Several studies show that the main problems are found in the buildings envelope elements, such as roofs and façades. Based on this context, the aim of this paper is to introduce some examples of building retrofitting systems that, adapted to the Portuguese main needs and requirements may represent sustainable solutions to overcome the identified needs of Portuguese buildings' envelope.

Desenvolvimento de um Módulo Habitacional “embrionário” “Plug-in” de habitação unifamiliar

Dissertação de mestrado integrado em Arquitectura

Avaliação da sustentabilidade de soluções construtivas para a reabilitação da envolvente exterior dos edifícios

Dissertação de mestrado Internacional em Sustentabilidade do Ambiente Construído

Miocardite no macaco Cebus após inoculações repetidas com Schizotrypanum cruzi

Transmission of Chagas disease is realized through contamination of ocular conjunctiva, mucosa or skin with infected dejections eliminated by the insect vectors of Schizotrypanum cruzi (Triatoma infestans, Panstrongylus megistus and Rhodnius prolixus). The triatomid bugs live in holes and craks in the walls, in beds, behind trunks, etc. Found in primitive mud huts covered with thatched roofs, and so the human dwellers have many chances to contract the disease, reinfections being reasonably more to expect than a single inoculation. Experimental work reproducing those natural conditions is welcomed as some important features in the pathologic picture of the disease such as the extensive myocardial fibrosis seen in chronic cases are still incompletely known. Microscopic changes were studied in the heart muscle of seven Cebus monkeys infected by S. cruzi. This animal survives the acute stage of the disease and so is particularly suited to experiments of long duration in which several inoculations of S. cruzi are performed. Three different strains of S. cruzi isolated from acute cases of Chagas' disease were employed. One monkey was injected in the skin with infected blood and necropsied after 252 days. Two monkeys were three times, and one, eight times infected in skin, one of them with contaminated blood, and two with contaminated blood and dejections from infected bugs. The necropsies were performed after 35, 95 and 149 days. One monkey was three times inoculated through the intact ocular conjunctiva (one time with infected blood, two times with dejections from infected bugs), and one time through the wounded buccal mucosa, and necropsied after 134 days. Another monkey was six times inoculated, four times through the intact ocular conjunctiva (one time with contaminated blood, three times with dejections from infected bugs) and two times injected in the skin with infected blood, and necropsied after 157 days. Finally, another monkey was nine times inoculated, four times through the intact ocular conjunctiva (one time with infected blood, and three times with dejections from infected bugs), and five times injected in the skin (four times with contaminated blood, and one time with dejections from infected bugs), and necropsied after 233 days. The microscopic picture was uniform presenting, however, considerable individual variations, and was represented by diffuse interstitial myocarditis, frequently more (marked in the right ventricle base of the heart), accompanied by lymphatic stasis. The infiltration consists of macrophages, plasma cells and lymphocytes, the cellular reaction having sometimes a perivascular distribution, involving the auriculo-ventricular system of conduction, endocardium, epicardium and cardiac sympathetic gangliae. The loss of cardiac muscle fibers was always minimal. Leishmanial forms of S. cruzi in myocardial fibers are scanty and, in two cases, absent. Fatty necrosis in the epicardium was noted in two cases. Obliterative changes of medium-sized branches of coronary arteries (hypersensitivity reaction?) and multiple infarcts of the myocardium was found in one instance. The diffuse myocarditis induced by S. cruzi in several species of monkeys of the genus Cebus observed after 233 days (several inoculations) and 252 days (single inoculation) is not associated with disseminated fibrosis such as is reported in chronic cases of Chagas' disease. Definite capacity of reversion is another characteristic of the interstitial myocarditis observed in the series of Cebus monkeys here studied. The impression was gained that repeated inoculation with S. cruzi may influence the myocardial changes differently according to the period between the reinoculations. A short period after the first inoculation is followed by more marked changes, while long periods are accompanied by slight changes, which suggests an active immunisation produced by the first inoculation. More data are required, however before a definite statement is made on this subject considering that individual variations, the natural capacity of reversion of the interstitial myocarditis and the employement of more than a species of Cebus monkeys probably exerts influence also in the results here reported.

Anàlisi del metabolisme ambiental de nuclis turístics litorals: el cas de Menorca

L’objectiu del present estudi és l’anàlisi del metabolisme energètic associat a nuclis turístics litorals de l’illa de Menorca (Mediterrani occidental) i el grau d’autosuficiència a partir d’energies renovables. La caracterització dels nuclis i la definició del perfil del turista s’ha realitzat mitjançant SIG i informació de qualitat a partir d’enquestes. Els principals resultats mostren que els nuclis turístics de Menorca tenen unes emissions associades entre 213 i 318 kg de CO2 per estada. De mitjana, el recorregut del turista fins a la illa (mobilitat externa) és de 1334 km (representant el 80% de les emissions), mentre que la mobilitat interna durant l’estada és de 22 km. A diari, cada turista consumeix entre 8 i 26 kWh d’electricitat, consum que es podria satisfer en un 100% amb la instal·lació de sistemes fotovoltaics a les cobertes del nucli.

Activity and Residual Effect of Two Formulations of Lambdacyhalothrin Sprayed on Palm Leaves to Rhodnius prolixus

The insecticidal activity and residual effect of two formulations of lambdacyhalothrin were evaluated with Rhodnius prolixus;laboratory and field tests were conducted in the State of Chiapas, Mexico. The results indicate that the lethal concentrations of the active ingredient of SC (LC50 = 2.37 and LC90 = 8.5 mg, a.i./m²) were 4-8 times than those with the insecticide WP applied on R. prolixus bugs in palm leaves, a common building material for thatched roofs. Other investigators in South America recommended applying 30 mg a.i./m² in porous materials; we obtained that the products WP and SC were 3.5 and 16 times more effective on palm leaves. Regarding the evaluation of the residual effects in field spraying, there was up to 15 months persistence after the application of WP in two doses (8.6 mg a.i./m² and 3.752 mg a.i./m²) with SC. We consider R. prolixus highly susceptible to the employed pyrethroids; they could be used to control this vector in the state of Chiapas, Mexico.

Field trials of an improved cost-effective device for detecting peridomestic populations of Triatoma infestans (Hemiptera: Reduviidae) in rural Argentina

An improved device for detecting peridomestic Triatoma infestans consisting of one-liter recycled Tetra Brik milk boxes with a central structure was tested using a matched-pair study design in two rural areas in Argentina. In Olta (La Rioja), the boxes were installed beneath the thatched roofs and on the vertical wooden posts of each peridomestic structure. After a 5-month exposure, at least one of the recovered boxes detected 88% of the 24 T. infestans-positive sites, and 86% of the 7 negative sites by timed manual collections at baseline. In Amamá (Santiago del Estero), the boxes were paired with the best performing prototype tested before (shelter unit). After 3 months, some evidence of infestation was detected in 89% (boxes) and 79% (shelters) of 18-19 sites positive by timed collections, whereas 19% and 16% of 32 negative sites were positive, respectively. Neither device differed significantly in the qualitative or quantitative collection of every sign of infestation. The installation site did not modify significantly the boxes' sampling efficiency in both study areas. As the total cost of each box was half as expensive as each shelter unit, the boxes are thus the most cost-effective and easy-to-use tool for detecting peridomestic T. infestans currently available.

Epidemiology of Chagas disease in Jaguaruana, Ceará, Brazil. I. Presence of triatomines and index of Trypanosoma cruzi infection in four localities of a rural area

In order to assay the triatomine infestation and domiciliation in the rural area of Jaguaruana district, state of Ceará, Brazil, we studied, from November 2000 to April 2002, 4 localities comprising 158 domiciles as a whole, with an average of 4 inhabitants/house, who are dwelling in there for more than 7 years. Most houses have tile-covered roofs and the walls built with plaster-covered bricks (57%), followed by bricks without plaster (33%), and mud walls (7.5%). A total of 3082 triatomines were captured from different locations, according to the following capture plan: (a) intradomiciles: 238 Triatoma brasiliensis, 6 T. pseudomaculata, 9 Rhodnius nasutus, and 2 Panstrongylus lutzi; (b) peridomiciles (annexes): 2069 T. brasiliensis, 223 T. pseudomaculata, 121 R. nasutus, and 1 P. lutzi; (c) wild, in carnauba palms (Copernicia prunifera): 413 R. nasutus. From the captured triatomines, 1773 (57.5%) were examined. The natural index of Trypanosoma cruzi infection ranged from 10.8% to 30.2% (average of 17%), depending on the species and the location from where the triatomines were captured.