Sectorization: measures and an electromagnetism based approach

Sectorization means dividing a set of basic units into sectors or parts, a procedure that occurs in several contexts, such as political, health and school districting, social networks and sales territory or airspace assignment, to achieve some goal or to facilitate an activity. This presentation will focus on three main issues: Measures, a new approach to sectorization problems and an application in waste collection. When designing or comparing sectors different characteristics are usually taken into account. Some are commonly used, and they are related to the concepts of contiguity, equilibrium and compactness. These fundamental characteristics will be addressed, by defining new generic measures and by proposing a new measure, desirability, connected with the idea of preference. A new approach to sectorization inspired in Coulomb’s Law, which establishes a relation of force between electrically charged points, will be proposed. A charged point represents a small region with specific characteristics/values creating relations of attraction/repulsion with the others (two by two), proportional to the charges and inversely proportional to their distance. Finally, a real case about sectorization and vehicle routing in solid waste collection will be mentioned.

Estratégias de Comercialização de Potência como Medida de Eficiência Energética

A presente dissertação insere-se no âmbito da unidade curricular “ Dissertação” do 2º ano do mestrado em Engenharia Eletrotécnica – Sistemas Elétricos de Energia. Com o aumento crescente do número de consumidores de energia, é cada vez mais imperioso a adoção de medidas de racionalização e gestão dos consumos da energia elétrica. Existem diferentes tipos de dificuldades no planeamento e implementação de novas centrais produtoras de energia renovável, pelo que também por este motivo é cada vez mais importante adoção de medidas de gestão de consumos, quer ao nível dos clientes alimentados em média tensão como de baixa tensão. Desta forma será mais acessível a criação de padrões de eficiência energética elevados em toda a rede de distribuição de energia elétrica. Também a economia é afetada por uma fraca gestão dos consumos por parte dos clientes. Elevados desperdícios energéticos levam a que mais energia tenha que ser produzida, energia essa que contribui ainda mais para a elevada taxa de dependência energética em Portugal, e para o degradar da economia nacional. Coloca-se assim a necessidade de implementar planos e métodos que promovam a eficiência energética e a gestão racional de consumos de energia elétrica. Apresenta-se nesta dissertação várias propostas, algumas na forma de projetos já em execução, que visam sensibilizar o consumidor para a importância da utilização eficiente de energia e, ao mesmo tempo, disponibilizam as ferramentas tecnológicas adequadas para auxiliar a implementação dos métodos propostos. Embora os planos apresentados, sobejamente conhecidos, tenham imensa importância, a implementação nos vários consumidores de sistemas capazes de efetivamente reduzir consumos tem um papel fundamental. Equipamentos de gestão de consumos, que são apresentados nesta dissertação, permitem ao consumidor aceder diretamente ao seu consumo. Podem aceder não apenas ao consumo global da instalação mas também ao consumo específico por equipamento, permitindo perceber onde se verifica a situação mais desfavorável. Funcionalidades de programação de perfis tipo, com limitações de potência em vários períodos horários, bem como possibilidades de controlo remoto com recurso a aplicações para Smartphones permitem a redução de consumos ao nível da rede de distribuição e, desta forma, contribuir para a redução dos desperdícios e da dependência energética em Portugal. No âmbito do trabalho de dissertação é desenvolvida uma metodologia de comercialização de potência, que é apresentada nesta tese. Esta metodologia propõem que o consumidor, em função dos seus consumos, pague apenas a quantidade de potência que efetivamente necessita num certo período de tempo. Assim, o consumidor deixa de pagar uma tarifa mensal fixa associada á sua potência contratada, e passará a pagar um valor correspondente apenas à potência que efetivamente solicitou em todas as horas durante o mês. Nesta metodologia que é apresentada, o consumidor poderá também fazer uma análise do seu diagrama de cargas e simular uma alteração da sua tarifa, tarifa esta que varia entre tarifa simples, bi-horária semanal, bi-horária diária, tri-horária semanal ou tri-horária diária, de forma a perceber em qual destas pagará um menor valor pela mesma energia. De forma a que o consumidor possa perceber se haverá vantagem de uma alteração para uma potência contratada flexível, ou para uma outra tarifa associada á energia, tem ao seu dispor uma ferramenta, que em função dos seus consumos, permite retirar conclusões sobre o preço final a pagar na fatura, após cada tipo de alteração. Esta ferramenta foi validada com recurso a várias simulações, para diferentes perfis de consumidores. Desta forma, o utilizador fica a perceber que realmente pode poupar com uma potência contratada flexível, ao mesmo tempo que pode identificar-se com um perfil de simulação e, mais facilmente, perceber para que alteração tarifária pode usufruir de uma maior poupança.

Minimização do impacto ambiental do processo de curtume de pele de bovino

O presente trabalho teve como objectivo a minimização do impacto ambiental do processo de curtume da pele de bovino. A indústria de curtumes transforma a pele, material putrescível, em couro, material nobre, termicamente estável e imputrescível. A transformação da pele em couro origina uma carga poluente apreciável quer quanto a efluentes líquidos quer quanto a resíduos sólidos. O fluxo produtivo da indústria de curtumes pode dividir-se em quatro sectores: ribeira, curtume, tinturaria e acabamento, sendo que os três primeiros geram efluentes líquidos com elevada carga poluente. Neste trabalho, foram avaliadas as fases do processo que geram efluentes líquidos: molho, caleiro, curtume e tinturaria. Na avaliação do processo do molho testou-se uma protease e uma lipase contra um molhante e um desengordurante tradicional, agentes químicos normalmente utilizados no molho mas menos biodegradáveis que as enzimas testadas. Salienta-se o bom resultado obtido quanto à eficiência do molho Na avaliação do processo de caleiro testaram-se várias alternativas no sentido da redução da quantidade de sulfureto de sódio utilizada e da minimização da carga poluente. Entre as alternativas, depilação por oxidação, depilação enzimática com e sem destruição do pêlo, elegeu-se a depilação enzimática sem destruição do pêlo que conduziu a resultados com menor impacto ambiental, nomeadamente a redução da % da quantidade de sulfureto de sódio, sendo a redução da carga poluente de 4,19 % de sulfureto, 32.80% de sólidos suspensos totais (SST),27.09% de sólidos totais (ST) e de 76.90% da carência química de oxigénio (CQO) no efluente de caleiro. No processo do curtume da pele é utilizado crómio como agente de curtume em cerca de 80% das peles tratadas, sendo este metal problemático em termos ambientais. No sentido de reduzir a quantidade de crómio utilizada no processo foi realizado um planeamento factorial onde as variáveis a estudar foram a concentração de crómio e a temperatura, tendo este como objectivo observar qual a quantidade mínima de crómio necessária para termos um produto final nas condições desejadas e gerando um menor impacto ambiental. Concluiu-se desenvolvendo um processo que mostra ser possível reduzir a quantidade de sal de crómio de 7% para 5%, além de ter um impacto ambiental claramente menos agressivo nos efluentes de curtume gerado. Este processo quando comparado com o processo tradicional permite a redução de 27% na CQO, 79% nos SST, 11% nos ST e 38% no teor de crómio Na avaliação do processo de tinturaria foi estudado um processo compacto contra o processo tradicional, tendo-se concluído pelo menor impacto ambiental do processo estudado, nomeadamente ao nível da redução do consumo de água e da carga poluente gerada. A comparação dos dois processos, no que respeita à carga poluente gerada, permitiu concluir por uma redução de 39% da CQO, 50% dos SST, e 12% dos ST quando aplicado o processo compacto Por fim foi feita uma avaliação do impacto ambiental do efluente global gerado pelos processos considerados com menor impacto ambiental contra o processo tradicional, normalmente aplicado na indústria. A aplicação do conjunto dos processos desenvolvidos, quando comparada com a aplicação do conjunto dos processos tradicionais, mostra uma redução de 1% no sulfureto, 40% na CQO, 60 % nos SST, 42 % no crómio e 11% nos ST, mostrando claramente que é possível reduzir a carga poluente da indústria de curtumes atuando no processo. Este trabalho mostrou a importância de atuar no processo para minimizar os custos de tratamento e mesmo de investimento dos efluentes da indústria de curtumes. Importa salientar que os processos desenvolvidos necessitam de validação a uma escala semi-industrial.

The main leachate emissions of uncontrolled landfills

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, Perfil de Engenharia Sanitária

Produção de resíduos hospitalares na prestação de cuidados domiciliários

RESUMO - Os resíduos hospitalares (RH) perigosos — Grupos III e IV — produzidos na prestação de cuidados domiciliários (CD), dada a sua composição, infecciosidade, toxicidade, mobilidade e persistência, constituem um perigo relevante. A exposição a estes resíduos traduz-se num risco importante para os profissionais de saúde, doentes e seus familiares. Dado que em muitas situações estes resíduos ficam no domicílio dos doentes, sendo posteriormente depositados nos contentores camarários, o risco é alargado ao público em geral, aos catadores e aos profissionais de recolha de resíduos sólidos urbanos dos municípios. Através de um estudo observacional, transversal, com componente analítica, da produção de RH pretende-se determinar e caracterizar os quantitativos dos Grupos III e IV produzidos na prestação de CD em 2003 no concelho da Amadora, identificando também o seu destino final. Utiliza- se uma amostra aleatória do universo de doentes submetidos a tratamento domiciliário em 2003 e efectua-se a análise da associação estatística das variáveis peso do Grupo III e peso do Grupo IV com as variáveis relativas às características do doente (sexo, idade e doença), do tratamento (duração e periodicidade) e sazonais (época do ano). A média do peso produzido dos RH por acto prestado é de 213,1 g para o Grupo III e de 3,8 g para o Grupo IV. Estima--se uma produção de RH do Grupo III na prestação de CD, em 2003, no concelho da Amadora entre 8,8 e 11,4 t e para os RH do Grupo IV um valor de 10,2 kg. Verifica-se que, por acto prestado, a produção média de resíduos do Grupo III é maior nos doentes mais idosos, nas úlceras varicosas, no pé diabético, na escara de pressão, nas situações de maior duração do tratamento e nos doentes submetidos a três tratamentos por semana. Também por acto prestado, a produção média de RH do Grupo IV é maior nos doentes mais novos, na patologia osteo-articular, na infecção, no acidente, no pós-operatório, nas situações de menor duração do tratamento e nos doentes submetidos a seis tratamentos por semana (o que está relacionado com as patologias em causa). As produções médias, por acto prestado, de ambos os grupos não apresentam relação com as variáveis idade e época do ano. Todos os RH produzidos nos actos prestados em CD, em 2003, no concelho da Amadora foram depositados nos contentores municipais. Recomendam-se acções de formação e de informação dirigidas aos profissionais de saúde e ao público em geral, a criação de condições para que os RH produzidos nos CD sejam transportados, em condições adequadas, para os centros de saúde e uma articulação entre os órgãos de gestão dos centros de saúde, a autarquia, os operadores de gestão de RH e os serviços de saúde pública no sentido de serem encontradas soluções apropriadas e inovadoras relativamente à gestão dos RH produzidos na prestação de CD.

Evaluation of the performance of recycled textile fibres in the mechanical behaviour of a gypsum and cork composite material

Given the need for using more sustainable constructive solutions, an innovative composite material based on a combination of distinct industrial by-products is proposed aiming to reduce waste and energy consumption in the production of construction materials. The raw materials are thermal activated flue-gas desulphurization (FGD) gypsum, which acts as a binder, granulated cork as the aggregate and recycled textile fibres from used tyres intended to reinforce the material. This paper presents the results of the design of the composite mortar mixes, the characterization of the key physical properties (density, porosity and ultrasonic pulse velocity) and the mechanical validation based on uniaxial compressive tests and fracture energy tests. In the experimental campaign, the influence of the percentage of the raw materials in terms of gypsum mass, on the mechanical properties of the composite material was assessed. It was observed that the percentage of granulated cork decreases the compressive strength of the composite material but contributes to the increase in the compressive fracture energy. Besides, the recycled textile fibres play an important role in the mode I fracture process and in the fracture energy of the composite material, resulting in a considerable increase in the mode I fracture energy.

Assessment of polymer-based nanocomposites biodegradability

The management of solid waste is a growing concern in many countries. Municipal solid waste is a major component of the total solid waste generated by society, and the composting of municipal solid waste has gained some attention even though a composting treatment for it is not yet widespread. It may not be realistic to replace large portions of these plastics with biodegradable materials, and it may be more important to separate plastics unsuitable for the composting process at the generating spots. However, for food packaging, there is still a great deal of interest in using biodegradable plastics that are difficult to sort at the generation spots. Under these circumstances, nanocomposites of biodegradable polymers as matrix and nanoparticles, that can be degraded along with organic wastes during composting could be a solution. Therefore, this chapter aims to give an overview on the biodegradability studies of bio-nanocomposites. It will focus on different polymers, nanocomposites containing different clay types and inorganic particles exposed under different environments.

Optimização do processo de recolha de resíduos: desenvolvimento de ferramentas de investigação operacional para o problema de orientação de equipas com multi-restrições

Tese de Doutoramento em Engenharia Industrial e de Sistemas.

Tackling Fuel Poverty can Improve Health, but needs Resources

Fuel poverty is a significant threat to public health with its links to heart disease, respiratory illness and mental health. People on low incomes are most likely to live in fuel poverty. The Fuel Poverty Strategy, which was launched 23 November, 2004, needed to be adequately resourced to help reduce the devastating effects of health inequalities in our society, according to the Institute of Public Health in Ireland. The Institute of Public Health recently completed research which showed that locally based projects are an effective way of improving the energy efficiency of homes. The findings from the research conducted by the Institute of Public Health showed that local fuel poverty interventions can reduce fuel poverty and improve health: - The energy efficiency of homes were significantly improved - There was a statistically significant increase in levels of benefit uptake - People reported spending less on fuel after intervention - There were significant reductions in the presence of condensation, mould and damp, which is where we have the strongest evidence of links to ill-health - There was a significant reduction in the number of illnesses (associated with fuel poverty) reported by those who received the heating conversion and insulation - People reported reductions in the use of health services after intervention

Una exploración completa de los costes de servicio de residuos sólidos

La literatura económica sobre los servicios municipales de residuos sólidos en España es muy escasa, aun cuando estos servicios han sido objeto d'intensas reformas organizativas y regulatorias. En esta investigación se estudia su estructura de costes con el objetivo de explicar la variabilidad entre los municipios de los costes soportados por el servicio. Se determina una función de costes y se estima de forma paramétrica. Los resultados del análisis empírico permiten estudiar la existencia de economías de escala con el output, y el efecto de algunos factores directamente asociados con el servicio como el grado de residuos selectivos, la frecuencia de recogida o la existencia de instalaciones de depósito en el municipio. Además, se analiza el impacto sobre los costes de otros factores como la densidad de población, los niveles salariales, la estacionalidad y la forma de producción, pública o privada.

Comparison of the methane oxidation rate in four media

Landfill gas emissions are one of the main sources of anthropogenic methane (CH4), a major greenhouse gas. In this paper, an economically attractive alternative to minimize greenhouse gas emissions from municipal solid waste landfills was sought. This alternative consists in special biofilters as landfill covers with oxidative capacity in the presence of CH4. To improve the quality/cost ratio of the project, compost was chosen as one of the cover substrates and soil (Typic red yellow-silt-clay Podzolic) as the other. The performance of four substrates was studied in laboratory experiments: municipal solid waste (MSW) compost, soil, and two soil-compost at different proportions. This study aimed to evaluate the suitability and environmental compatibility as a means of CH4 oxidation in biofilters. Four biofilters were constructed in 60 cm PVC tubes with an internal diameter of 10 cm. Each filter contained 2.3 L of oxidizing substrate at the beginning of the experiment. The gas used was a mixture of CH4 and air introduced at the bottom of each biofilter, at a flow of 150 mL min-1, by a flow meter. One hundred days after the beginning of the experiment, the best biofilter was the MSW compost with an oxidation rate of 990 g m-3 day-1 , corresponding to an efficiency of 44 %. It can be concluded that the four substrates studied have satisfactory oxidative capacity, and the substrates can be used advantageously as cover substrate of MSW landfills.

Una exploración completa de los costes de servicio de residuos sólidos

La literatura económica sobre los servicios municipales de residuos sólidos en España es muy escasa, aun cuando estos servicios han sido objeto d'intensas reformas organizativas y regulatorias. En esta investigación se estudia su estructura de costes con el objetivo de explicar la variabilidad entre los municipios de los costes soportados por el servicio. Se determina una función de costes y se estima de forma paramétrica. Los resultados del análisis empírico permiten estudiar la existencia de economías de escala con el output, y el efecto de algunos factores directamente asociados con el servicio como el grado de residuos selectivos, la frecuencia de recogida o la existencia de instalaciones de depósito en el municipio. Además, se analiza el impacto sobre los costes de otros factores como la densidad de población, los niveles salariales, la estacionalidad y la forma de producción, pública o privada.

Avaluació de l'aptitud de bioestabilitzats com a esmena orgànica per a la rehabilitació de sòls

L’objectiu d’aquest estudi ha estat avaluar l’efecte que té sobre algunes propietats fisicoquímiques del sòl i el creixement de plantes, l’adició del producte compostat obtingut a partir de la fracció orgànica dels residus sòlids urbans de recollida no selectiva, material anomenat bioestabilitzat. S’ha dut a terme un bioassaig amb blat (Triticum aestivum), utilitzant bioestabilitzat procedent de dues plantes de tractament mecànic i biològic, Vacarisses i Mataró, que s’ha aplicat a diferents dosis en un sòl de baixa qualitat. S’ha observat una relació positiva entre el creixement del blat i la dosis de bioestabilitzat aplicada. Pel que fa a la germinació, ha estat lleugerament estimulada per les dosis intermèdies de bioestabilitzat assajades. En quant a les propietats fisicoquímiques del sòl, s’ha observat un increment de la salinitat en funció de la dosis de bioestabilitzat aplicada, que en les més elevades podria ser problemàtica. També, el contingut de matèria orgànica ha augmentat de manera proporcional a la dosis, cosa que ha millorat les propietats físiques del sòl. Per altra banda, s’han trobat continguts d’impropis (vidre, plàstic ...) i concentracions d’alguns metalls pesants bastant elevades, així com una considerable variabilitat entre les partides de bioestabilitzat. Finalment, es conclou que abans de permetre l’aplicació de bioestabilitzat per a la rehabilitació de sòls degradats, cal aprofundir més en l’estudi d’aquest material.

Aggregate material formulated with MSWI bottom ash and APC fly ash for use as secondary building material

The main goal of this paper is to obtain a granular material formulated with Municipal Solid Waste Incinerarion (MSWI) bottom ash (BA) and air pollution control (APC) ash to be used as secondary building material. Previously, an optimum concrete mixture using both MSWI residues as aggregates was formulated. A compromise between the environmental behaviour and the economy of the process was considered. Unconfined compressive strength and abrasion resistance values were measured in order to evaluate the mechanical properties. From these results, the granular mixture was not suited for certain applications owing to the high BA/APC content and low cement percentages used to reduce the costs of the final product. Nevertheless, the leaching test performed showed that the concentrations of all heavy metals were below the limits established by the current Catalan legislation for their reutilization. Therefore, the material studied might be mainly used in embankments, where high mechanical properties are not needed and environmental safety is assured.

Letter health consultation : Doty Landfill site, Camanche, Iowa EPA Facility ID: IAD980497556 (2008)

The Doty Landfill encompasses 13 acres of land and is located in the southeastern quarter of Section 29, Township 81 North, Range 6 East, Clinton County, Iowa. The site was used as a landfill for municipal solid waste from 1970 to 1975. In addition, local residents have expressed concern that other chemical-or pesticide waste had been disposed at the site. Previous site investigations had been completed in 1992 and in 2005. In October 2007 water samples from private wells located in the vicinity of the Doty Landfill site were collected and analyzed for dissolved metals. Two of the water samples obtained from drinking water wells contained dissolved arsenic above the US EPA Maximum Contaminant Level (MCL) for arsenic of 10 μg/L (micrograms per liter) or 10 ppb (parts per billion). The water samples in question contained dissolved arsenic at concentrations of 19.3 and 14.9 μg/L or 19.3 and 14.9 ppb.