Produção e caracterização de materiais com gradiente funcional a partir de ligas com memória de forma

O presente trabalho incidiu no estudo da possibilidade de se obter uma variação das propriedades funcionais numa liga de NiTi rica em Ni comercial a partir de um processo de tratamentos térmicos localizados por efeito de Joule. Para tal, foram tratados troços de fitas de NiTi sujeitas a diferentes tratamentos termo-mecânicos prévios, que foram posteriormente sujeitos a análise térmica por DSC (Differential Scanning Calorimetry) para se identificar a influência dos tratamentos térmicos nas temperaturas de transformação. As fitas foram também sujeitas a ciclos de deformação com utilização de um extensómetro para averiguar a influência de cada troço na deformação/recuperação globais. Estes estudos foram complementados por ensaios de resistividade elétrica, identificando-se as variações de resistividade nos diferentes troços, e por ensaios de DRX para complementar a análise térmica de modo a determinar as fases existentes nas fitas às diferentes temperaturas. Questões relacionadas com o processo e os seus diferentes parâmetros de operação foram também identificados e discutidas de modo a se poder adaptar e aperfeiçoar no futuro. Os resultados mostraram que este processo se adequa ao objetivo pretendido, com capacidade superior para se obter uma variação espacial das propriedades funcionais relativamente a outros métodos utilizados.

Vantagens da utilização de terra argilosa e fibras naturais em argamassas de cal aérea

Uma argamassa é tradicionalmente efetuada a partir de uma mistura de agregados finos com um ligante e água. Para utilização em rebocos interiores e exteriores devem utilizar-se argamassas que possuam características que sejam compatíveis com as da parede sobre a qual vão ser aplicadas e com as solicitações a que vão estar sujeitas. Em paredes realizadas com base em terra (através de técnicas de taipa, alvenaria de adobe ou de blocos de terra comprimida) utilizavam-se tradicionalmente argamassas só de terra (em interiores) ou de misturas de terra e cal aérea. Embora recentemente não sejam tão correntes, este tipo de argamassas de terra ou particularmente as mistas são muito utilizadas em alguns países desenvolvidos, como é o caso de vários países do Norte da Europa, particularmente devido a aspetos de sustentabilidade e qualidade do ar ambiente. Noutros países, como é o caso da Escócia, estas argamassas voltaram também a ser usadas para o tratamento e refechamento de juntas de assentamento de alvenarias históricas. A adição de fibras naturais (vegetais ou animais) pode ainda otimizar algumas características deste tipo de argamassas, como sejam através da diminuição da condutibilidade térmica e da suscetibilidade à fendilhação. Caracterizaram-se argamassas ao traço volumétrico de 1:2 e 1:3 de cal aérea e areia, nas quais se realizaram substituições parciais da cal ou da areia por terra argilosa caulinítica, e à adição de fibras naturais. Em função das características observadas, a sua utilização não tem de restringir-se à aplicação em paredes realizadas com base em terra, mas pode estender-se a outros suportes, nomeadamente a paredes de alvenaria argamassada antigas, tão frequentes também no património arquitetónico do espaço lusófono e, na maioria dos casos, com necessidades de intervenção com vista à sua conservação e manutenção prementes.

Avaliação do clima interior no Museu Nacional de Arte Antiga

Os edifícios antigos assumem um papel fundamental na sociedade uma vez que são um símbolo do passado. Muitos museus portugueses encontram-se inseridos nestes edifícios, normalmente caracterizados por microclimas próprios que nem sempre correspondem às condições ideais para uma correcta conservação das colecções. Os materiais reagem a variações de temperatura e humidade relativa, o que pode levar à sua degradação. As directrizes para definir o clima interior têm evoluído nos últimos anos. Inicialmente procuravam-se valores exactos que garantissem ambientes ideais. No entanto, com o passar dos anos e como consequência do aumento do conhecimento esta abordagem foi substituída pela busca de intervalos sustentáveis, tendo sempre a preocupação de garantir uma correcta conservação dos materiais. Abandonou-se a procura por valores ideais e adequados a todos os climas e começou-se a definir intervalos com base no microclima histórico. Neste trabalho pretendeu-se analisar o microclima interior do Museu Nacional de Arte Antiga, em Lisboa (Portugal) e a forma como este influencia as condições de conservação, com o estudo de 11 salas. Através de registos climáticos horários recolhidos no interior do Museu e relativos ao ano de 2014 foi efectuada uma análise do seu comportamento e averiguou-se a eficiência do sistema de climatização presente no Museu. Efectuou-se uma avaliação das condições de conservação (especificação ASHRAE) e testou-se a aplicação de uma metodologia dinâmica (metodologia FCT-UNL) com intervalos mais tolerantes, mas mantendo as condições de conservação. Observou-se a existência de um microclima bastante estável, confirmando a presença de um sistema de climatização, onde não é possível notar o efeito da inércia térmica e onde as solicitações exteriores parecem ter apenas alguma influência no clima interior. Constatou-se ainda a ausência de condensações superficiais e verificou-se que os limites de temperatura e humidade relativa impostos não são cumpridos na maioria do tempo. No entanto, o Museu apresenta uma boa classificação geral no que respeita à qualidade do ambiente para a conservação, pelo que foi possível avançar com a sugestão de novos intervalos - dinâmicos e mais adequados às limitações do edifício.

Análise do ciclo de vida do cimento. Caso de estudo: fábrica da Secil-Outão

O cimento é o material de construção mais utilizado na edificação de estruturas. A sua produção compreende um consumo material e energético muito significativo que se traduz numa contribuição igualmente relevante para a deterioração do ambiente. A presente dissertação consistiu na aplicação da abordagem de ciclo de vida ao processo de produção de dois tipos de cimento – CEM I 42,5 e CEM II 32,5 – com a finalidade de calcular o impacte ambiental de cada um e comprovar o desempenho ambiental superior do segundo. A análise do ciclo de vida foi desenvolvida de acordo com uma abordagem cradle-to-gate, segundo os requisitos das normas ISO 14040 e 14044 e da Norma Europeia 15804/2012. Os dados utilizados são específicos do processo de produção de cimento na fábrica de cimento Secil-Outão. Os resultados dos inventários do ciclo de vida demonstraram que, decorrente da utilização de uma maior quantidade de clínquer no seu fabrico, o CEM I 42,5 exige um maior consumo de matérias-primas naturais e de energia, tanto elétrica como térmica. O CEM II 32,5 apresenta consumos materiais e energéticos inferiores ao cimento do tipo I, devido a uma taxa de incorporação de clínquer mais baixa, mas compreende um consumo de matérias-primas secundárias mais alto. Em relação aos fluxos de saída, o CEM I 42,5 é responsável por níveis de emissão de CO2, PM10 e outros poluentes superiores aos do CEM II 32,5, em consequência do consumo elevado de combustíveis. A produção do cimento do tipo I é responsável por uma maior contribuição para a ecotoxicidade de sistemas marinhos e terrestres e para a deterioração da saúde pública, através da emissão de metais pesados, e para o agravamento das alterações climáticas, devido às emissões de CO2. A produção do cimento do tipo II apresenta um menor impacte ambiental e, por isso, um desempenho ambiental superior.

Avaliação da implementação da fase III da zona de emissões reduzidas de Lisboa

Os efeitos de uma qualidade do ar reduzida são sentidos principalmente em centros urbanos, como Lisboa, onde persistem situações de concentrações elevadas de dióxido de azoto (NO2) e matéria particulada (PM10), originadas pelo tráfego automóvel. Para diminuir a concentração desses poluentes foi implementada uma Zona de Emissões Reduzidas (ZER) em Lisboa, que entrou na fase III em janeiro de 2015. Avaliou-se a evolução da qualidade do ar nos últimos cinco anos em Lisboa, nomeadamente as excedências aos valores limite legais de curto prazo para NO2 e PM10, bem como a influência da meteorologia na sua ocorrência. A qualidade do ar, em geral, melhorou, registando-se a maioria das excedências no outono e inverno, em dias úteis e final da tarde e início da manhã, períodos coincidentes com a maior intensidade de tráfego rodoviário. A altura da base da inversão térmica e a velocidade do vento são mais reduzidas em dias com excedências, o que indicia um papel relevante da meteorologia. A avaliação do impacte da fase II da ZER nas excedências aos valores limite revelou que o número de excedências e a duração dos episódios de poluição diminuíram, mas mais significativamente em estações fora da ZER. Analisou-se a influência da fase III da ZER na composição da frota automóvel e nas emissões associadas de NOX e PM na Avenida da Liberdade, com base nos dados obtidos antes (2014) e depois (2015) da fase III. Verificou-se uma melhoria na frota em toda a cidade, mais acentuada na zona 2 que na zona 1. Concluiu-se que o impacte da fase III foi reduzido, principalmente na zona 1, possivelmente relacionado com a escassa fiscalização. Caso o número de veículos se tivesse mantido igual entre 2014 e 2015, teria sido possível uma redução de 23% nas emissões de NOX e de 8% nas de PM.

Simulação numérica do comportamento termomecânico do envolvimento em betão da espiral de uma turbina hidroelétrica

Em grandes massas de betão, a natureza exotérmica das reações de hidratação do cimento promove uma forte elevação da temperatura. A baixa condutibilidade térmica do betão induz o aparecimento de consideráveis gradientes de temperatura, que caso não sejam controlados podem originar a fendilhação do betão nas primeiras idades. O presente artigo contém a análise termomecânica do envolvimento em betão da espiral de uma turbina de uma barragem, com vista à avaliação do risco de fendilhação térmica daquele material. O estudo inclui a monitorização in-situ de temperaturas e extensões, bem como a caraterização laboratorial do betão.

Avaliação experimental de compósitos de agregados leves impregnados com PCM, para aplicação em pavimentos rodoviários

Este trabalho visa, em primeiro lugar, a caracterização experimental do comportam ento de argamassas com materiais de mudança de fase (PCM) incorporados através de agregados leves, comparativamente com argamassas de referência sem incorporação de PCM. Verifica-se que a aplicação de argamassas com PCM em camadas de desgaste de pavimentos contribui para a minimização dos potenciais efeitos negativos de gelo e degelo. Os estudos experimentais permitem concluir que o método utilizado de impregnação de PCM em materiais porosos, para posterior incorporação em argamassa ou betão, é um método simples, mas muito eficaz. Os resultados indicam ainda que os materiais compósitos com PCM incorporado, podem melhorar a inércia térmica, bem como, atrasar o tempo de eventual ocorrência de congelamento sob a camada de desgaste de um pavimento

Estudo e caracterização de espécies portuguesas de madeira termicamente modificada.

A modificação térmica tem-se revelado um método eficaz na melhoria da durabilidade de elementos de madeira. Até ao momento, as aplicações da madeira termicamente modificada (MTM) têm sido limitadas a revestimentos já que o tratamento térmico de tratamento conduz a uma redução significativa das resistências mecânicas da madeira. Contudo, este tratamento térmico poderá valorizar e potenciar a utilização de espécies de madeira menos utilizadas na construção, como são o Eucalipto e o Pinho bravo nacional. Com o objetivo de avaliar o efeito do tratamento térmico nas espécies referidas e, complementarmente, na madeira de Faia e Freixo, realizou-se uma campanha experimental composta por ensaios de caracterização mecânica (compressão paralela às fibras e flexão) e de estabilidade dimensional (retração, inchamento e teor de água de equilíbrio (TAE)). Para efeitos de comparação, todos os ensaios envolveram séries de provetes de cada espécie de madeira natural e MTM. Os resultados obtidos são coerentes com a bibliografia disponível, o aumento da estabilidade dimensional, assim como a diminuição do TAE e das propriedades mecânicas de flexão foram verificadas, permitindo, assim, avaliar a influência da modificação térmica nas propriedades de espécies de madeira presentes em Portugal.

Strategic planning of electricity systems: Integrating renewable energies

Tese de Doutoramento - Programa Doutoral em Engenharia Industrial e Sistemas (PDEIS)

Structure-property relationships in polymer nanocomposites

Tese de Doutoramento em Ciência e Engenharia de Polímeros e Compósitos

Efeito do tempo e temperatura de cura em concretos autoadensáveis com reduzido teor de cimento

Os concretos com reduzidos teores de cimento têm sido foco de crescentes estudos em virtude do seu potencial quanto a sustentabilidade das construções. Mais recentemente o estudo ascendeu aos concretos autoadensáveis com reduzidos teores de cimento. Entretanto, há uma preocupação quanto ao ganho de resistência nas primeiras idades desses concretos devido ao baixo teor de cimento e o elevado teor de adições minerais que conhecidamente proporcionam melhorias nas resistências a longas idades, notadamente acima de 90 dias. O presente trabalho tem o objetivo de avaliar o ganho de resistência e a hidratação de concretos autoadensáveis com reduzidos teores de cimento e elevados teores de cinza volante e metacaulim, com e sem adição de hidróxido de cálcio. Para tanto, os concretos foram submetidos a cura por imersão em água a temperatura de 20±2ºC durante 3, 7, 14, 21, 28, 91 e 360 dias e também cura em água aquecida a 40ºC por 3 dias acrescidos de mais 3 dias a 60ºC e um dia de resfriamento dentro do banho térmico até a temperatura ambiente. Foram realizados ensaios de slump flow, L-box, V-test e J-ring para caracterização do CAA no estado fresco. No estado endurecido foram realizados ensaios de resistência à compressão a idades de 3, 7, 14, 28, 90 e 360 dias, absorção por capilaridade, difração de raios X e MEV. Os resultados demonstram a aptidão em desenvolver CAA com reduzidos teores de cimento devido a excelente capacidade das cinzas volantes e metacaulim em trabalharem como agentes viscosificadores dos concretos autoadensáveis. Verifica-se que é possível produzir CAA com consumos de cimento entre 150 e 200 kg/m3 que atinjam resistências aos 28 dias entre 25 e 40 MPa e entre 45 e 70 MPa, para cura úmida e térmica respectivamente. A partir do ensaios de MEV e DRX é possível inferir que o ganho de resistência obtido pelos CAA com cura térmica é devido a aceleração das reações pozolânicas e da estrutura interna mais densa dos concretos submetidos a cura térmica.

Produção de bioplásticos a partir de agro-resíduos

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Materiais

Desenvolvimento de um concentrador solar com sistema de seguimento

Dissertação de mestrado em Engenharia Mecânica

Development of high specific strength components, with internal cellular structure, for several applications

Dissertação de mestrado em Engenharia Mecânica

Aplicação de celulases e xilanases na reciclagem de fibras de papel

Tese de Doutoramento em Engenharia Química e Biológica (área de conhecimento em Engenharia Enzimática e das Fermentações)