Simulation of the velocity field in compound channel flow using different closure models

1st European IAHR Congress,6-4 May, Edinburg, Scotland

Flow resistance in open-channel flows with mobile hydraulically rough beds

River Flow 2008, Vol.1

A conceptual model for sheet-flow drawn from rapid granular flow theories

33rd IAHR Congress: Water Engineering for a Sustainable Environment

The thickness of the transport layer in stratified geomorphic flows

River Flow 2010

Magma flow pattern in dykes of the Azores revealed by ansiotropy of magnetic susceptibility

The localization of magma melting areas at the lithosphere bottom in extensional volcanic domains is poorly understood. Large polygenetic volcanoes of long duration and their associated magma chambers suggest that melting at depth may be focused at specific points within the mantle. To validate the hypothesis that the magma feeding a mafic crust, comes from permanent localized crustal reservoirs, it is necessary to map the fossilized magma flow within the crustal planar intrusions. Using the AMS, we obtain magmatic flow vectors from 34 alkaline basaltic dykes from São Jorge, São Miguel and Santa Maria islands in the Azores Archipelago, a hot-spot related triple junction. The dykes contain titanomagnetite showing a wide spectrum of solid solution ranging from Ti-rich to Ti-poor compositions with vestiges of maghemitization. Most of the dykes exhibit a normal magnetic fabric. The orientation of the magnetic lineation k1 axis is more variable than that of the k3 axis, which is generally well grouped. The dykes of São Jorge and São Miguel show a predominance of subhorizontal magmatic flows. In Santa Maria the deduced flow pattern is less systematic changing from subhorizontal in the southern part of the island to oblique in north. These results suggest that the ascent of magma beneath the islands of Azores is predominantly over localized melting sources and then collected within shallow magma chambers. According to this concept, dykes in the upper levels of the crust propagate laterally away from these magma chambers thus feeding the lava flows observed at the surface.

Aplicação de um modelo de programação linear inteira mista (PLIM) na expansão da rede de distribuição de energia elétrica em Angola

Em Angola, apenas cerca de 30% da população tem acesso à energia elétrica, nível que decresce para valores inferiores a 10% em zonas rurais mais remotas. Este problema é agravado pelo facto de, na maioria dos casos, as infraestruturas existentes se encontrarem danificadas ou não acompanharem o desenvolvimento da região. Em particular na capital angolana, Luanda que, sendo a menor província de Angola, é a que regista atualmente a maior densidade populacional. Com uma população de cerca de 5 milhões de habitantes, não só há frequentemente problemas relacionados com a falha do fornecimento de energia elétrica como há ainda uma percentagem considerável de municípios onde a rede elétrica ainda nem sequer chegou. O governo de Angola, no seu esforço de crescimento e aproveitamento das suas enormes potencialidades, definiu o setor energético como um dos fatores críticos para o desenvolvimento sustentável do país, tendo assumido que este é um dos eixos prioritários até 2016. Existem objetivos claros quanto à reabilitação e expansão das infraestruturas do setor elétrico, aumentando a capacidade instalada do país e criando uma rede nacional adequada, com o intuito não só de melhorar a qualidade e fiabilidade da rede já existente como de a aumentar. Este trabalho de dissertação consistiu no levantamento de dados reais relativamente à rede de distribuição de energia elétrica de Luanda, na análise e planeamento do que é mais premente fazer relativamente à sua expansão, na escolha dos locais onde é viável localizar novas subestações, na modelação adequada do problema real e na proposta de uma solução ótima para a expansão da rede existente. Depois de analisados diferentes modelos matemáticos aplicados ao problema de expansão de redes de distribuição de energia elétrica encontrados na literatura, optou-se por um modelo de programação linear inteira mista (PLIM) que se mostrou adequado. Desenvolvido o modelo do problema, o mesmo foi resolvido por recurso a software de otimização Analytic Solver e CPLEX. Como forma de validação dos resultados obtidos, foi implementada a solução de rede no simulador PowerWorld 8.0 OPF, software este que permite a simulação da operação do sistema de trânsito de potências.

Caracterização do “warpage” e sua variabilidade no processo produtivo de encapsulamento de circuitos integrados

Nos últimos anos a indústria de semicondutores, nomeadamente a produção de memórias, tem sofrido uma grande evolução. A necessidade de baixar custos de produção, assim como de produzir sistemas mais complexos e com maior capacidade, levou à criação da tecnologia WLP (Wafer Level Packaging). Esta tecnologia permite a produção de sistemas mais pequenos, simplificar o fluxo do processo e providenciar uma redução significativa do custo final do produto. A WLP é uma tecnologia de encapsulamento de circuitos integrados quando ainda fazem parte de wafers (bolachas de silício), em contraste com o método tradicional em que os sistemas são individualizados previamente antes de serem encapsulados. Com o desenvolvimento desta tecnologia, surgiu a necessidade de melhor compreender o comportamento mecânico do mold compound (MC - polímero encapsulante) mais especificamente do warpage (empeno) de wafers moldadas. O warpage é uma característica deste produto e deve-se à diferença do coeficiente de expansão térmica entre o silício e o mold compound. Este problema é observável no produto através do arqueamento das wafers moldadas. O warpage de wafers moldadas tem grande impacto na manufatura. Dependendo da quantidade e orientação do warpage, o transporte, manipulação, bem como, a processamento das wafers podem tornar-se complicados ou mesmo impossíveis, o que se traduz numa redução de volume de produção e diminuição da qualidade do produto. Esta dissertação foi desenvolvida na Nanium S.A., empresa portuguesa líder mundial na tecnologia de WLP em wafers de 300mm e aborda a utilização da metodologia Taguchi, no estudo da variabilidade do processo de debond para o produto X. A escolha do processo e produto baseou-se numa análise estatística da variação e do impacto do warpage ao longo doprocesso produtivo. A metodologia Taguchi é uma metodologia de controlo de qualidade e permite uma aproximação sistemática num dado processo, combinando gráficos de controlo, controlo do processo/produto, e desenho do processo para alcançar um processo robusto. Os resultados deste método e a sua correta implementação permitem obter poupanças significativas nos processos com um impacto financeiro significativo. A realização deste projeto permitiu estudar e quantificar o warpage ao longo da linha de produção e minorar o impacto desta característica no processo de debond. Este projecto permitiu ainda a discussão e o alinhamento entre as diferentes áreas de produção no que toca ao controlo e a melhoria de processos. Conseguiu–se demonstrar que o método Taguchi é um método eficiente no que toca ao estudo da variabilidade de um processo e otimização de parâmetros. A sua aplicação ao processo de debond permitiu melhorar ou a fiabilidade do processo em termos de garantia da qualidade do produto, como ao nível do aumento de produção.

Modelação Dinâmica de Sistemas de Drenagem Urbana. Aplicação a um caso de estudo

A crescente expansão urbana e o incremento das exigências ambientais e financeiras promovem a implementação de abordagens sustentáveis para a gestão das infraestruturas sanitárias. Assim, o recurso a instrumentos de monitorização e à modelação matemática surge como o caminho para a racionalização do investimento e a otimização dos sistemas existentes. Neste contexto, a modelação dinâmica de sistemas de drenagem urbana assume relevância para o controlo e redução dos caudais em excesso e das descargas de poluentes nos meios recetores, resultantes de um incremento significativo de afluências pluviais indevidas, de problemas de sub-dimensionamento ou falta de operação e manutenção. O objetivo da presente dissertação consiste na modelação, calibração e diagnóstico do sistema intercetor de Lordelo utilizando o software Storm Water Management Model, através dos dados recolhidos a partir do projeto de Reabilitação dos intercetores de Lordelo, elaborado pela Noraqua. A modelação considera a avaliação das afluências de tempo seco e as afluências pluviais pelo software Sanitary Sewer Overflow Analysis and Planning Toolbox. Com efeito, a simulação dinâmica, permitiu um conhecimento mais detalhado do sistema, avaliando a capacidade hidráulica e localizando os pontos propícios a inundações. Assim, foi possível testar soluções de beneficiação do sistema, englobando a problemática das afluências pluviais indevidas calibradas. Apesar das dificuldades sentidas face à qualidade dos dados existentes, verificou-se que o SSOAP e o SWMM são ferramentas úteis na deteção, diagnóstico e redução dos caudais em excesso e que o procedimento utilizado pode ser aplicado a sistemas semelhantes, como forma de definir a melhor solução técnica e económica ao nível do planeamento, operação e reabilitação do sistema.

Projeto de Reabilitação da EM 607 no Concelho de Valongo

Pretende-se com este trabalho fazer um estudo detalhado de um troço da Estrada Municipal 607, situado no concelho de Valongo, caracterizando o seu estado de degradação e definindo qual ou quais as soluções mais convenientes de reabilitação a adotar. O pavimento alvo deste trabalho é abrangido por três ruas pertencentes à EM 607, Rua de Vilar, Rua de Cabeda e Rua D. Pedro IV e apresenta uma extensão total de 4,8 km. Este trabalho pode ser dividido em duas partes distintas: uma primeira parte, mais do âmbito teórico, onde é feita uma abordagem histórica desde o desenvolvimento dos pavimentos rodoviários até aos métodos e pavimentos existentes na atualidade e uma segunda parte, que diz respeito ao desenvolvimento prático do trabalho, onde é feito um estudo do pavimento e são apresentadas soluções de reabilitação e respetivos dimensionamentos. Iniciou-se o estudo do pavimento com uma análise geral das patologias existentes, definindo o estado de degradação em que este se encontra. Concluiu-se que se estava na presença de um pavimento muito degradado, havendo troços com um nível de degradação muito elevado, o que proporciona desconforto na circulação dos condutores. Foi efetuado um estudo de tráfego de pesados, onde se percebeu que se tratava de um pavimento com intenso tráfego de pesados e que talvez este pavimento não esteja apto para o suportar. A retirada de carotes veio confirmar este pressuposto, pois as espessuras das camadas betuminosas mostraram ser insuficientes para o atual volume de tráfego. As soluções de reabilitação foram ao encontro de várias soluções para diferentes situações, dando aos responsáveis da Câmara Municipal de Valongo a possibilidade de optarem por aquela que melhor se ajuste às suas necessidades, bem como às suas condições financeiras. Assim, foram propostas três soluções para três capacidades de resistência e períodos de vida úteis distintos. A primeira solução engloba a remoção do pavimento existente e colocação de uma estrutura completamente nova, com três camadas betuminosas e dimensionada para o volume de tráfego atual, apresentando um período de vida útil de 20 anos, mas que é mais dispendiosa. A segunda solução apresenta apenas duas camadas betuminosas, onde seriam removidas apenas as camadas betuminosas, aproveitando a camada de sub-base. Esta solução tem um período de vida útil estimado de cerca de 8 anos. A terceira solução, com um período de vida útil de 5 anos, baseia-se na remoção parcial de uma largura da faixa de rodagem, aproveitando a restante. Na largura removida seria colocada uma estrutura de pavimento nova e dimensionada na segunda solução. Por último, foi dimensionado o sistema de drenagem transversal e longitudinal, sendo caracterizadas as linhas de águas e as respetivas bacias hidrográficas. As valetas e passagens hidráulicas existentes não estão dimensionadas para o atual escoamento de águas pluviais a que o pavimento está sujeito. As valetas são muito reduzidas, apresentando-se em alguns casos degradadas ou a necessitarem de limpeza urgente.

Metrologia na inspeção de componentes aeronáuticos

O presente relatório sintetiza as atividades de pesquisa e de campo desenvolvidas no estágio realizado na empresa Caetano Aeronautic, no âmbito da unidade curricular “Dissertação/Projeto/Estágio Profissional do Mestrado em Engenharia de Instrumentação e Metrologia, do Instituto Superior de Engenharia do Porto. O estágio teve como principal objetivo adquirir competências para a realização da inspeção de componentes aeronáuticos, atividade presente ao longo de todo o processo produtivo da empresa. O setor aeronáutico é um setor amplamente tecnológico e o seu Sistema de Gestão de Qualidade tem um vasto suporte documental associado. Numa primeira fase do trabalho foi feito um estudo intensivo do Sistema de Gestão da Qualidade da Caetano Aeronautic, de forma a se perceber quais os documentos inerentes ao sistema e respetivos conteúdos. Em seguida, foi necessário realizar uma análise ao fluxo produtivo da organização, para se perceber todo o processo de produção de um componente aeronáutico e documentação associada. Visto que todo o trabalho de inspeção de componentes exige conhecimentos sólidos na área da Metrologia dimensional, tornou-se fundamental consolidar competências nesta área, objetivo que foi concretizado ao longo do estágio. Com vista a contribuir para o melhoramento do processo de inspeção dos componentes aeronáuticos na empresa, foram identificados e analisados no decorrer do trabalho realizado, os problemas presentes quer ao nível da produção quer da inspeção e feitas propostas de melhoria, postas em prática sempre que possível.

Calculating rabies virus neutralizing antibodies titres by flow cytometry

The determination of the rabies neutralizing antibody (VNA) response after immunization against rabies is an acceptable index of the efficacy of a vaccine and a successful treatment. Several tests have been developed in attempt to improve the assessment of VNA, from mice inoculation to cell-culture fluorescence inhibition tests. All of them, however, present special difficulties in terms of reading or accuracy. The present study describes a neutralization test performed in cell-culture appraised by flow cytometry (FC). Serial dilutions of the serum samples were mixed in vitro with rabies virus before the addition of BHK-21 cells. After 24h-incubation, cells were released by trypsin treatment, fixed and permeabilized with a p-formaldehyde solution and stained with a rabies virus nucleocapsid protein-specific antibody conjugate. The percentage of virus infection inhibition caused by specific antibodies present in the serum were evaluated in a Beckton & Dickinson FACSCalibur® flow cytometer. A correlation curve between the IU/ml content and the percentage of infective inhibition was built with a reference serum and the VNA titers of serum samples were obtained by extrapolation. Titers obtained by FC and standard test showed an effective pairing results (p < 0.01), with a correlation coefficient (r) = 0.7. These results permit to envisage the FC as a suitable technique to evaluate VNA in sera from immunized animals and likely in human serum samples. Nevertheless, new studies comparing FC to gold-standard techniques are required for determining the FC values of Sensibility and Specificity .

Mode-Controlled Data-Flow Modeling of Real-Time Memory Controllers

Accepted in 13th IEEE Symposium on Embedded Systems for Real-Time Multimedia (ESTIMedia 2015), Amsterdam, Netherlands.

Rapid automated method for on-site determination of sulfadiazine in fish farming: a stainless steel veterinary syringe coated with a selective membrane of PVC serving as a potentiometric detector in a flow-injection-analysis system

Sulfadiazine is an antibiotic of the sulfonamide group and is used as a veterinary drug in fish farming. Monitoring it in the tanks is fundamental to control the applied doses and avoid environmental dissemination. Pursuing this goal, we included a novel potentiometric design in a flow-injection assembly. The electrode body was a stainless steel needle veterinary syringe of 0.8-mm inner diameter. A selective membrane of PVC acted as a sensory surface. Its composition, the length of the electrode, and other flow variables were optimized. The best performance was obtained for sensors of 1.5-cm length and a membrane composition of 33% PVC, 66% onitrophenyloctyl ether, 1% ion exchanger, and a small amount of a cationic additive. It exhibited Nernstian slopes of 61.0 mV decade-1 down to 1.0×10-5 mol L-1, with a limit of detection of 3.1×10-6 mol L-1 in flowing media. All necessary pH/ionic strength adjustments were performed online by merging the sample plug with a buffer carrier of 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid, pH 4.9. The sensor exhibited the advantages of a fast response time (less than 15 s), long operational lifetime (60 days), and good selectivity for chloride, nitrite, acetate, tartrate, citrate, and ascorbate. The flow setup was successfully applied to the analysis of aquaculture waters. The analytical results were validated against those obtained with liquid chromatography–tandem mass spectrometry procedures. The sampling rate was about 84 samples per hour and recoveries ranged from 95.9 to 106.9%.

Nonlinear Dynamics for Local Fractional Burgers Equation Arising in Fractal Flow

The local fractional Burgers’ equation (LFBE) is investigated from the point of view of local fractional conservation laws envisaging a nonlinear local fractional transport equation with a linear non-differentiable diffusion term. The local fractional derivative transformations and the LFBE conversion to a linear local fractional diffusion equation are analyzed.

An efficient numerical scheme for solving multi-dimensional fractional optimal control problems with a quadratic performance index

The shifted Legendre orthogonal polynomials are used for the numerical solution of a new formulation for the multi-dimensional fractional optimal control problem (M-DFOCP) with a quadratic performance index. The fractional derivatives are described in the Caputo sense. The Lagrange multiplier method for the constrained extremum and the operational matrix of fractional integrals are used together with the help of the properties of the shifted Legendre orthonormal polynomials. The method reduces the M-DFOCP to a simpler problem that consists of solving a system of algebraic equations. For confirming the efficiency and accuracy of the proposed scheme, some test problems are implemented with their approximate solutions.