Optimização de consumos no âmbito da eficiência energética em edifícios

Segundo estudos oficiais, a produção de energia eléctrica, principalmente através da queima de combustíveis fósseis, é responsável pelo aumento das emissões de gases de efeito estufa na atmosfera, contribuindo desta forma para o aquecimento global do planeta. Nesse sentido, os governos de diversos países, assumiram vários compromissos a nível internacional, com o propósito de reduzir o impacto ambiental associado à procura global de energia no planeta, assim como a utilização de recursos naturais. Desses compromissos, destaca-se o Protocolo de Quioto, no qual Portugal assumiu o compromisso de não apresentar um aumento de emissões superior a 27% relativamente ao ano de referência de 1990, durante o período de 2008-2012. Nesse sentido, uma das medidas para o controlo dessas emissões, passa pelo uso racional de energia consumida, nomeadamente através do sector doméstico, um dos sectores que registou uma maior subida do consumo de energia eléctrica nos últimos tempos. Uma das formas de o fazer, poderá passar pela escolha racional dos equipamentos que se utilizam hoje em dia no sector doméstico, baseada por sua vez em normas e critérios específicos para o efeito. No presente trabalho, o problema de maximização de eficiência energética é apresentado e formulado como um problema de optimização, sendo a sua resolução suportada em algoritmos evolucionários, nomeadamente algoritmos genéticos como referência o método Simplex para comparação de resultados e posterior validação dos algoritmos genéticos, enquanto método de optimização para a resolução deste tipo de problema. Factores como o ciclo de vida do produto, investimento realizado e despesas no consumo de energia eléctrica, serão tidos em conta, quando existe a necessidade de se obter uma solução ecológica e económica, assegurando ao mesmo tempo a satisfação do consumidor e do meio ambiente. Serão apresentadas ainda, diversas hipóteses de parametrização, tendo em vista os estudos de desempenho dos dois métodos de optimização a serem analisados e será elaborado ainda um estudo, para avaliar o desempenho dos algoritmos genéticos, mediante a variação de parâmetros a ele associados. No final conclui-se que a utilização dos AG’s é adequada ao problema de maximização da eficiência energética providenciando soluções distintas na escolha de equipamentos com valores semelhantes de indicadores económicos.

Controlo de um gerador hidroeléctrico utilizado na recuperação de energia numa conduta de abastecimento de água

O presente trabalho pretende contribuir para a melhoria da eficiência dos sistemas de transporte e distribuição de água, possível de conseguir através da recuperação de energia potencial que, em certas situações, existe em excesso em condutas gravíticas. Sendo uma questão já abordada em diversos estudos, as poupanças de energia a que poderá conduzir, justificam a análise de todas as oportunidades, em especial no nosso País, cuja dependência energética do exterior é bem conhecida. Todavia, a implementação de soluções que recorrem à instalação de turbinas em condutas de abastecimento de água, causam naturalmente alguma apreensão às respectivas entidades gestoras, uma vez que pode pôr em causa a integridade das condutas e, em consequência, o abastecimento de água. Neste contexto, o estudo de modelos de controlo específicos para os referidos equipamentos poderá ser um contributo para a implementação mais alargada das soluções de melhoria da eficiência de sistemas de abastecimento de água, através da instalação de geradores hidroeléctricos, que terão a dupla função de controlo de caudal e produção de energia. O estudo e simulação dos modelos de controlo contidos neste trabalho permite concluir que é possível garantir a segurança das condutas e produzir energia eléctrica com turbinas nelas instaladas. Interessa assim aprofundar este tipo de estudos de forma a conseguir modelos de controlo que, com as premissas indicadas, possibilitem a optimização da produção de energia.

Reutilização de águas residuais tratadas: o caso da ETAR de Chelas

Numa altura em que mais se discute a importância da gestão eficiente da água, é necessário valorizar as opções que conduzem a uma optimização na sua utilização. Os efluentes tratados têm um papel fundamental no planeamento e na gestão sustentável dos recursos hídricos como uma alternativa aos consumos a partir de sistemas públicos tradicionais e como forma de redução das cargas poluentes lançadas nos meios receptores. Ao deixar exclusivamente as origens de água de boa qualidade para abastecimento público e outros usos prioritários, o uso de efluentes tratados contribui para a conservação dos recuros hídricos e acrescenta uma dimensão económica e ambiental ao planeamento dos mesmos. O presente trabalho apresenta um estudo da reutilização de águas residuais tratadas na ETAR de Chelas, em Lisboa, para rega agrícola e paisagística, como forma de contribuir para a conservação da água e para uma melhor eficiência do seu uso na cidade. Descrevem-se, de uma forma geral, as aplicações de reutilizações possíveis, e de uma forma específica e abrangente os vários aspectos a considerar quando se pretende implementar um projecto de águas residuais tratadas para rega.

Minimizando perdas e maximizando eficiência na detecção de casos de desnutrição aguda severa

OBJETIVO: Alguns dos muitos desafios enfrentados por epidemiologistas são planejar adequadamente e otimizar o processo de captação de sujeitos em termos de efetividade e eficiência. Nesse sentido, no contexto de um estudo caso-controle envolvendo desnutrição aguda severa, usa-se o procedimento de captação em duas etapas. Os objetivos da pesquisa são identificar o melhor ponto de corte do indicador de rastreamento e obter equilíbrio entre perdas, eficiência da desnutrição severa e uso do procedimento em duas etapas. MÉTODOS: São usadas informações de 154 crianças abaixo de dois anos, em dois hospitais. Para a exploração do ponto de corte ótimo de peso para idade (PI), são de interesse as proporções de falso-negativos (PFN), falso-positivos (PFP) e percentual de ganho (temporal) total (pgt). O índice de peso para comprimento (PC) (ponto de corte de -2 desvios-padrão) é usado como padrão diagnóstico de desnutrição aguda severa. RESULTADOS: A magnitude de falso-negativos declinou rapidamente até o percentil 3 (P3) de PI e chegou a zero próximo de P9. Nesse ponto, a PFP esteve em torno de 0,4. O pgt decresceu acentuadamente até o P4, declinando suavemente até P10 (54,5%). CONCLUSÕES: Pode-se recomendar o P10 de PI, ponto de corte de rastreamento em que a eficiência é expressiva sem maiores perdas de verdadeiros casos de desnutrição aguda severa.

Higienização de utensílios alimentares em estabelecimentos de ensino pré-escolar: um estudo em duas instituições de ensino

A transmissão de microrganismos patogénicos pode ocorrer através da sua presença em resíduos de alimentos ou água depositados sobre os utensílios que se encontram em deficientes condições de higienização. Para que seja assegurada a higiene alimentar torna-se essencial a conservação e higienização dos utensílios, desempenhando os manipuladores de alimentos um papel determinante no que diz respeito à execução de um eficaz protocolo de higienização, uma correcta manipulação e a adopção de normas higiénicas que evitem a contaminação dos utensílios. Da totalidade das amostras realizadas aos utensílios alimentares provenientes das duas instituições de ensino pré-escolar analisados neste estudo, 27% encontravam-se contaminadas e num insuficiente estado de higienização devido à presença de microrganismos mesófilos aeróbios a 30ºC em número superior a 100 UFC/peça. Foi verificado a presença de fungos e a pesquisa positiva de enterobactérias e bactérias presumíveis de E. coli. Em ambos os estabelecimentos de ensino, os utensílios constituídos por material plástico apresentaram níveis de contaminação na generalidade superiores em relação aos constituídos por aço inoxidável. O tipo de material e o estado dos utensílios são também aspectos relevantes que podem influenciar o processo de adesão microbiana e consequente formação de biofilme, pelo que na aquisição dos utensílios devem ser consideradas as características inerentes aos diferentes materiais, devendo os mesmos ser substituídos periodicamente devido ao desgaste causado pelo seu frequente uso. Para além disso, os utensílios devem passar constantemente por uma avaliação microbiológica para controlo da eficiência do processo de higienização, contribuindo para a garantia da higiene alimentar e segurança do alimento. A garantia da higiene alimentar constitui uma base importante em idades de maior vulnerabilidade.

Autopercepção da fluorose pela exposição a flúor pela água e dentifrício

A percepção da fluorose dental e seu impacto em escolares de Piracicaba, SP, Brasil, expostos ao uso de flúor pela água e dentifrício, foram avaliados. O problema foi encontrado em 72% das crianças, mas o grau de alteração decorrente não provocou nenhum impacto na satisfação das crianças com seus dentes. Embora a fluorose dental, devido à ingestão de flúor pela água e ao uso de dentifrício fluoretado, não tenha comprometido a estética da amostra populacional avaliada, estudo mais abrangente deve ser realizado.

Influência dos sólidos em suspensão sobre a eficiência de desinfecção de águas residuais tratadas por radiação ultravioleta

O volume de águas residuais tratadas tem vindo a aumentar nos últimos anos devido ao cumprimento da legislação em vigor – visando a proteção dos meios recetores das cargas poluentes rejeitas pelos aglomerados urbanos e industriais. A maioria das estações de tratamento de águas residuais é projetada para reduzir a carga poluente de natureza química, não removendo de forma significativa a contaminação por microrganismos patogénicos. Determinados usos dos meios recetores como a produção de água para consumo humano, águas balneares, águas para suporte de vida aquícola, bem como a reutilização dos efluentes das estações de tratamento de águas residuais para rega, entre outros, requerem a redução da carga de patogénicos, levando à inclusão de processos de desinfeção a montante da descarga. Na atualidade, o processo de desinfeção de águas residuais mais vantajoso na generalidade das situações é a radiação ultravioleta, em detrimento dos processos químicos anteriormente utilizados (como a utilização de cloro). Este trabalho pretende documentar o desempenho das instalações de desinfeção por radiação ultravioleta em Portugal, através da avaliação da eficiência de remoção de microrganismos indicadores de contaminação fecal (coliformes fecais) e dos fatores que a podem condicionar, como o teor de sólidos em suspensão, as caraterísticas dos equipamentos utilizados e suas condições de operação e manutenção. Tendo sido identificadas as estações de tratamento de águas residuais com desinfeção por radiação ultravioleta operacional em Portugal, foi possível efetuar a escolha de 9 delas para integrarem os casos de estudo, com base num questionário remetido às respetivas entidades gestoras. A eficiência do processo de desinfeção dos casos de estudo foi inferida através da comparação das concentrações de coliformes fecais no afluente à unidade de desinfeção e no efluente da estação de tratamento de águas residuais, a qual também permitiu efetuar uma análise relativa às diversas aptidões de reutilização da água residual tratada, à luz de diversos documentos legislativos e normativos, nacionais e europeus. Após a análise e processamento dos dados recolhidos dos casos de estudo, concluiu-se que todos eles apresentavam processos de desinfeção eficientes, com redução efetiva de coliformes fecais e que, a reduzida concentração de partículas em suspensão no afluente às unidades de desinfeção concorreu para o seu bom desempenho, evidenciando assim, a importância de o tratamento que precede a desinfeção assegurar a efetiva remoção de sólidos em suspensão até valores médios da ordem dos 14 mg/L.

Sistemas de caudal variável versus caudal constante em sistemas de AVAC: (água)

O principal objectivo deste trabalho foi determinar se o uso de instalações a caudal de água variável – doravante designado por CV – em sistemas de AVAC domésticos é sempre, independentemente da dimensão da mesma, uma mais-valia em termos de consumos anuais de energia eléctrica, de custos associados à aquisição e exploração do equipamento, quando comparado com um sistema convencional de caudal constante – doravante designado por CC. Começou-se por estudar uma instalação de um apartamento T3, calculando as suas cargas térmicas, determinando o perfil de carga do sistema durante o ano, dimensionando a rede hidráulica, simulando os consumos anuais dos dois sistemas e por fim fazendo uma análise do retorno do investimento feito na solução a CV. O procedimento foi repetido até que, com o aumento do número de apartamentos T3, a resposta ao consumo das bombas circuladoras e ao retorno financeiro da instalação a CV fosse positiva, sendo que o número total de fogos T3 simulados foi de dez. Conclui-se que em certas instalações a CV se obteve um consumo de energia eléctrica superior ao da instalação a CC, fruto da necessidade do uso de duas electrobombas circuladoras (uma no circuito primário e outra no secundário). Esta situação verificou-se nas instalações que comportam um número de fogos T3 igual a 4, sendo que apenas a partir de 5 fogos T3 é que os consumos anuais de uma instalação a CC são superiores aos registados com uma instalação a CV. Por outras palavras, pode concluir-se que a partir das 20 unidades ventiloconvector (com potências compreendidas entre os 0,8 kW e 2,0 kW, que correspondem, respectivamente, caudais de 137 l/h e 364 l/h) os sistemas a CV começam a ser mais vantajosos do ponto de vista energético. No que ao retorno financeiro diz respeito, conclui-se que existe retorno, num espaço compreendido entre os 4 e os 9 anos, sempre que as instalações comportem um número de fogos superior a 6, ou seja, que contenham um número de unidades ventiloconvector instaladas superior a 24.

Gestão sustentável da água em empreendimentos turísticos

O presente documento enquadra-se no âmbito do trabalho final do mestrado (TFM) do curso de Engenharia Civil, na área de especialização de Hidráulica, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, sob a forma de um projeto na fase de estudo prévio com o título ―Gestão Sustentável da Água no empreendimento turístico Parque de Campismo da Ilha do Pessegueiro situado em Porto Covo - Região de Turismo do Alentejo‖. Este trabalho é constituído essencialmente por 5 partes. Sendo a primeira uma breve introdução às questões a abordar, a segunda corresponde à discrição teórica do uso eficiente da água baseando-se no PNEUA (Programa nacional para o uso eficiente da água). Já a terceira parte é relativa ao atual sistema de utilização da água no Parque de campismo da ilha do pessegueiro (PCIP), sendo a quarta o estudo do desenvolvimento do projecto para a gestão eficiente da água no empreendimento e a quinta parte o estudo de viabilidade económica e financeira a implementar no projecto. Para além da implementação de medidas de poupança são também objetivos principais deste trabalho a reutilização da água através da recolha, o tratamento e armazenamento das águas residuais e aproveitamento das águas pluviais para posterior abastecimento do sistema de utilização em descargas sanitárias, lavagem de pavimentos e regas de espaços verdes. São, portanto, três os subsistemas de gestão eficiente da água que se pretende implementar. Dá-se importância ao estudo de viabilidade económica do projeto, cujo período de retorno do capital investido em capitais próprios e alheios é de seis anos. Este projeto pretende dar apoio técnico ao uso eficiente da água no PCIP, de forma a conseguir por um lado obter vantagens económicas e por outro proteger o ambiente. As vantagens económicas são interessantes para orientar os recursos financeiros para outros investimentos e as questões ambientais são a base de uma campanha, já em curso, para obtenção de certificação energética, em conjunto com outras práticas já em curso, nomeadamente a recolha seletiva de resíduos sólidos para recircular e aproveitamento de energia solar.

Análise das implicações para a saúde humana do uso das nanotecnologias

As nanotecnologias representam um importante potencial para a promoção da qualidade de vida e da competitividade industrial na Europa. Um material com nanodimensões tem uma relação superfície/volume que vai alterar as suas propriedades físicas, químicas, ópticas e magnéticas do material e fazer com que este reaja de maneira diferente e de uma forma desconhecida com os organismos e o ambiente. As nanopartículas são capazes de entrar facilmente no organismo através da pele, pulmões e capazes de originar efeitos no ambiente a nível de água, solo e ar. A nível de saúde muitos dos estudos são projectados como uma analogia à exposição humana ao quartzo, e ao amianto, e também no que concerne à poluição do ar e aplicações médicas (fármacos) com nanopartículas. Relativamente ao ambiente, existem ainda poucos estudos, mas ainda assim, surgem certas evidências que relatam, que dependendo das características e tipos de interacção dos nanomateriais com ecossistemas poderá ocorrer entre outros, retenção dos mesmos no ambiente. A investigação é ainda diminuta, fornecendo poucas evidências, no entanto, existem factos e resultados indicadores de que os efeitos na saúde e ambiente poderão ser prejudicais. A prevenção da doença e do ambiente deverão ser salvaguardadas e serem objecto de intervenções prioritárias. O conhecimento das relações existentes entre nanopartículas emitidas para o ar e a saúde humana, em diferentes condições ambientais, é de importância primordial para melhorar as estimativas de exposição, assim como para o desenvolvimento de estratégias eficientes de controlo para reduzir a exposição humana, os riscos sobre a saúde, e, também para estabelecer, avaliar e melhorar os regulamentos e a legislação relativa à qualidade do ar, emissões e a utilização de nanomateriais em produtos de consumo corrente.

Determinação da tensão interfacial do sistema Água - Tolueno - Acetona

Mestrado em Engenharia Química. Ramo de Optimização Energética na Indústria Química

Produção de hidrogénio por fotoeletrólise da água – aproveitamento do subproduto oxigénio

A noção de Economia relativa ao Hidrogénio no vocabulário dos líderes políticos e empresariais tem vindo a mudar sobretudo pela preocupação da poluição global, segurança energética e mudanças climáticas, para além do crescente domínio técnico dos cientistas e engenheiros. O interesse neste composto, que é o elemento mais simples e abundante no universo, está a crescer, devido aos avanços tecnológicos das células de combustível – as potenciais sucessoras das baterias dos aparelhos portáteis eletrónicos, centrais elétricas e motores de combustão interna. Existem métodos já bem desenvolvidos para produzir o hidrogénio. Contudo, destacase a eletrólise da água, não só por ser um método simples mas porque pode utilizar recursos energéticos renováveis, tais como, o vento ou os painéis fotovoltaicos, e aumentar a sua eficiência. Os desafios para melhorar a utilização deste método consistem em reduzir o consumo, a manutenção e os custos energéticos e aumentar a confiança, a durabilidade e a segurança. Mais ainda, consistem em rentabilizar o subproduto oxigénio pois é um gás industrial e medicinal muito importante. Neste trabalho, estudou-se a viabilidade económica da instalação de uma unidade de produção de hidrogénio e oxigénio puros por eletrólise da água, utilizando como fonte energética a energia solar, na empresa Gasoxmed – Gases Medicinais S.A., pretendendo num futuro próximo, comercializar o hidrogénio como fonte de energia, e por outro lado, aproveitar o subproduto oxigénio para utilização industrial. Projetou-se assim uma unidade utilizando um eletrolisador da marca Proton, modelo C30, com capacidade de produção gasosa de 3 kg/h (30 m3/h) de hidrogénio e 20 kg/h (15 m3/h) de oxigénio. Os gases produzidos são comprimidos num compressor da marca RIX a 200 bares para posterior armazenamento em cilindros pressurizados. Dimensionou-se ainda um sistema de miniprodução fotovoltaico com potência 250 kW para alimentar eletricamente a instalação. A realização do projeto na nova área de produção necessitará de 1.713.963€, os quais serão adquiridos por empréstimo bancário. Definiram-se todos os custos fixos associados ao projeto que perfazem um total de 62.554€/mês para os primeiros 5 anos (duração do crédito bancário) findo o qual diminuirão para 21.204€/mês. Da comercialização do hidrogénio, do oxigénio industrial e da eletricidade produzida no sistema de miniprodução de 250 kW, prevê-se um lucro mensal de 117.925€, perfazendo assim um total líquido mensal positivo de 55.371€ durante os primeiros 5 anos e a partir daí de 96.721€/mês, resultando uma amortização do investimento inicial no final do 3º ano.

Caracterização de águas do processo e optimização dos consumos de água nos vários circuitos da Petibol, S.A. – Embalagens de Plástico

A empresa Petibol, S.A. – Embalagens de plástico centra-se na produção de embalagens de plástico a partir da matéria-prima Poliestireno Expandido (EPS) e Polipropileno Expandido (EPP). A empresa possui uma preocupação ao nível da qualidade da água e do aproveitamento energético, tendo desta forma surgido a realização do estudo na unidade industrial, com o objectivo de anular e/ou diminuir as possíveis lacunas existentes na unidade industrial. Numa primeira etapa foi realizada uma caracterização global à qualidade da água e à empresa, actualizando-se os esquemas já existentes, contabilizando-se os custos actuais relativamente aos processos no circuito da água (arrefecimento, aquecimento e pressurização), e por fim, efectuou-se um levantamento in loco do circuito de água, relativamente à pressão, temperatura e caudal. Numa fase posterior, foram propostos equipamentos e processos, tendo em vista a colmatação dos problemas identificados, realizando-se um subsequente estudo relativamente aos custos inerentes a esses novos processos. A caracterização à água foi avaliada em diferentes pontos do circuito industrial, tendo-se determinado na Sala de Bombagem que o filtro de areia não possuía as dimensões mais apropriadas, existindo também um problema a nível mecânico associado ao processo de contra-lavagem. Tais factos podem ser a causa da ocorrência de um aumento do teor de sólidos após a passagem na camada filtrante. Relativamente ao amaciador, este deveria amaciar de forma completa a água para alimentação à caldeira, embora se tenha registado à saída do amaciador uma dureza de 21,3 mg/L, denunciando problemas na troca iónica. No que toca à água de alimentação à caldeira, verifica-se a existência de parâmetros que não se encontram de acordo com os critérios enunciados para uma óptima qualidade, sendo eles o pH (10,14), condutividade (363 μS/cm), teor de ferro (1,21 mg/L) e a dureza (16 mg/L). De salientar que somente o teor de cobre, que se encontra em quantidades vestigiais, apresenta-se de acordo com os valores impostos. No que respeita à água da caldeira, esta apresenta parâmetros incompatíveis com os recomendados, sendo eles a condutividade (7350 μS/cm), teor de sólidos dissolvidos (5248 mg/L) e alcalinidade total (780 mg/L). De referir que o valor de pH (11,8) não se encontra de acordo com a aplicação do tratamento “fosfato-pH coordenado”. Em relação aos parâmetros com valores que se encontram dentro dos limites, estes correspondem à dureza (0 mg/L), ao teor de fosfatos (45 mg/L) e teor de sílica (0 mg/L). A água do circuito de arrefecimento foi sujeita a uma análise microbiológica, que corroborou a presença de um biofilme. Um dos problemas enunciados pela empresa, prendia-se com a impossibilidade de descarga, no colector municipal, dos condensados dos compressores, visto apresentarem uma quantidade de óleo de cerca de 43,3 mg/L, equivalente a quatro vezes o valor limite de emissão, de acordo com a legislação municipal. Por fim, o efluente de descarga industrial apresenta um valor de pH (10,3) acima do intervalo permitido por lei (6,0 – 9,0), sendo que a corrente que mais contribui para este acréscimo de pH corresponde à corrente proveniente da água de purga, visto esta apresentar um valor de pH de 12,22. De maneira a contornar os parâmetros enunciados, é proposto a substituição do filtro de areia da Sala de Bombagem, assim como a inserção de um conjunto de medidas de remoção de ferro e desinfecção, sendo a conjugação de arejamento, coagulação, filtração e desinfecção, por parte do hipoclorito, a proposta apresentada. Aos condensados dos compressores é apresentado um sistema de separação, que possibilita a remoção do óleo da água, e uma consequente descarga da mesma. Actualmente, não existe qualquer filtro de areia no circuito de arrefecimento da água, sendo proposto assim esse equipamento, de forma a minorar o desenvolvimento da população microbiana, bem como a permitir uma maior eficiência na transferência de calor na torre de arrefecimento. Relativamente à descarga industrial, é recomendável a colocação de um sistema de regularização automática de pH. A inserção de uma válvula de três vias permite um aproveitamento energético e de água, a partir da confluência da água oriunda dos furos com a água do tanque de água fria, sendo posteriormente alimentada à central de vácuo. No estudo da recuperação energética, um outro equipamento avaliado correspondeu à serpentina, no entanto, verificou-se que a poupança no consumo de gás natural era de apenas 0,005%, o que não se mostrou uma proposta viável. O orçamento de todos os equipamentos é de 11.720,76 €, possibilitando não só um melhor funcionamento industrial, como um menor impacto a nível ambiental. Os custos futuros de funcionamento aumentam em 3,36%, tendo a pressurização um aumento do seu custo em 3,4% em relação ao custo actual, verificando-se um custo anual de 10.781,21€, em relação aos processos de arejamento, coagulação e desinfecção.

Síntese sol-gel de biomateriais à base de água de fontes hidrotermais para otimização do comportamento celular e regeneração dos tecidos ósseos

Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, 18 de Março de 2016, Universidade dos Açores.

Equipamento de produção de água gelada para melhorar a eficácia do combate a incêndios florestais

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