Modelação numérica de uma caldeira doméstica a pellets

A biomassa é uma das fontes de energia renovável com maior potencial em Portugal, sendo a capacidade de produção de pellets de biomassa atualmente instalada superior a 1 milhão de toneladas/ano. Contudo, a maioria desta produção destina-se à exportação ou à utilização em centrais térmicas a biomassa, cujo crescimento tem sido significativo nos últimos anos, prevendo-se que a capacidade instalada em 2020 seja de aproximadamente 250 MW. O mercado português de caldeiras a pellets é bastante diversificado. O estudo que realizamos permitiu concluir que cerca de 90% das caldeiras existentes no mercado português têm potências inferiores a 60 kW, possuindo na sua maioria grelha fixa (81%), com sistema de ignição eléctrica (92%) e alimentação superior do biocombustível sólido (94%). O objetivo do presente trabalho foi o desenvolvimento de um modelo para simulação de uma caldeira a pellets de biomassa, que para além de permitir otimizar o projeto e operação deste tipo de equipamento, permitisse avaliar as inovações tecnológicas nesta área. Para tal recorreu-se o BiomassGasificationFoam, um código recentemente publicado, e escrito para utilização com o OpenFOAM, uma ferramenta computacional de acesso livre, que permite a simulação dos processos de pirólise, gasificação e combustão de biomassa. Este código, que foi inicialmente desenvolvido para descrever o processo de gasificação na análise termogravimétrica de biomassa, foi por nós adaptado para considerar as reações de combustão em fase gasosa dos gases libertados durante a pirólise da biomassa (recorrendo para tal ao solver reactingFoam), e ter a possibilidade de realizar a ignição da biomassa, o que foi conseguido através de uma adaptação do código de ignição do XiFoam. O esquema de ignição da biomassa não se revelou adequado, pois verificou-se que a combustão parava sempre que a ignição era inativada, independentemente do tempo que ela estivesse ativa. Como alternativa, usaram-se outros dois esquemas para a combustão da biomassa: uma corrente de ar quente, e uma resistência de aquecimento. Ambos os esquemas funcionaram, mas nunca foi possível fazer com que a combustão fosse autossustentável. A análise dos resultados obtidos permitiu concluir que a extensão das reações de pirólise e de gasificação, que são ambas endotérmicas, é muito pequena, pelo que a quantidade de gases libertados é igualmente muito pequena, não sendo suficiente para libertar a energia necessária à combustão completa da biomassa de uma maneira sustentável. Para tentar ultrapassar esta dificuldade foram testadas várias alternativas, , que incluíram o uso de diferentes composições de biomassa, diferentes cinéticas, calores de reação, parâmetros de transferência de calor, velocidades do ar de alimentação, esquemas de resolução numérica do sistema de equações diferenciais, e diferentes parâmetros dos esquemas de resolução utilizados. Todas estas tentativas se revelaram infrutíferas. Este estudo permitiu concluir que o solver BiomassGasificationFoam, que foi desenvolvido para descrever o processo de gasificação de biomassa em meio inerte, e em que a biomassa é aquecida através de calor fornecido pelas paredes do reator, aparentemente não é adequado à descrição do processo de combustão da biomassa, em que a combustão deve ser autossustentável, e em que as reações de combustão em fase gasosa são importantes. Assim, é necessário um estudo mais aprofundado que permita adaptar este código à simulação do processo de combustão de sólidos porosos em leito fixo.

Estudo da valorização de cinzas de biomassa na produção de materiais para a construção de recifes artificiais

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Membranas compósitas de policaprolactona/hidroxiapatite para aplicação estomatológica

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Avaliação e Otimização do Consumo de Água no Processo e do Sistema de Tratamento de Efluentes

O elevado consumo de água associado à escassez deste recurso contribuiu para que alternativas de reutilização/reciclagem de água fossem estudadas que permitam diminuir o seu consumo e minimizar a dependência das indústrias. Monitorizar e avaliar os consumos de água, a nível industrial, é imprescindível para assegurar uma gestão sustentável dos recursos hídricos, sendo este o objetivo da presente dissertação. As alternativas encontradas na unidade industrial em estudo foram a substituição do equipamento sanitário e o aproveitamento do efluente tratado para operações de lavagem e/ou arrefecimento por contacto direto. A maioria do equipamento sanitário não é eficiente, tendo-se proposto a substituição desse sistema por um de menor consumo que permitirá uma poupança de 30 % no consumo de água, que corresponderá a 12 149,37 €/ano, sendo o retorno do investimento estimado em 3 meses. O efluente industrial na entrada da ETAR e nas diferentes etapas - tratamento primário de coagulação/floculação; tratamento secundário ou biológico em SBR; tratamento terciário de coagulação/floculação - foi caracterizado através da medição da temperatura, pH, oxigénio dissolvido e pela determinação da cor, turvação, sólidos suspensos totais (SST), azoto total, carência química de oxigénio (CQO), Carência Bioquímica de Oxigénio ao fim de 5 dias (CBO5) e razão CBO5/CQO. Esta caracterização permitiu avaliar o efluente industrial bruto que se caracteriza por um pH alcalino (8,3 ± 1,7); condutividade baixa (451 ± 200,2 μS/cm); elevada turvação (11 255 ± 8812,8 FTU); cor aparente (63 670 ± 42293,4 PtCo) e cor verdadeira (33 621 ± 19547,9 PtCo) elevadas; teores elevados de CQO (24 753 ± 11806,7 mg/L O2) SST (5 164 ± 3845,5 mg/L) e azoto total (718 mg/L) e um índice de biodegradabilidade baixo (razão CBO5/CQO de 1,4). Este estudo permitiu verificar que a eficiência global do tratamento do efluente foi 82 % na remoção da turvação, 83 % na remoção da cor aparente, 96 % na remoção da cor verdadeira, 85 % na remoção da CQO e 30 % na remoção dos SST. Quanto às eficiências de remoção associadas ao tratamento primário no que diz respeito à turvação, cor aparente, CQO e SST, apresentam valores inferiores aos referidos na literatura para o mesmo tipo de tratamento em efluentes similares. As eficiências de remoção obtidas no tratamento secundário são inferiores às do tratamento primário: turvação, cor aparente, CQO e SST, pelo que procurou-se otimizar a primeira etapa do processo de tratamento Neste estudo de otimização estudou-se a influência de cinco coagulantes – Sulfato de Alumínio, PAX XL – 10, PAX 18, cloreto de ferro e a conjugação de PAX 18 com sulfato de ferro - e seis floculantes – Superfloc A 150, Superfloc A 130, PA 1020, Ambifloc 560, Ambifloc C58 e Rifloc 54 - no tratamento físico-químico do efluente. O PAX 18 e o Ambifloc 560 UUJ foram os que apresentaram as mais elevadas eficiências de remoção (99,85 % na cor, 99,87 % na turvação, 90,12 % na CQO e 99,87 % nos SST). O custo associado a este tratamento é de 1,03 €/m3. Pela comparação com os critérios de qualidade no guia técnico ERSAR, apenas o parâmetro da CQO excede o valor, contudo o valor obtido permite diminuir os custos associados a um tratamento posterior para remoção da CQO remanescente no efluente residual tratado.

Influência do nevoeiro salino na degradação de materiais cerâmicos aplicados em construções

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Geológica (Georrecursos)

Desenvolvimento de um fantoma cerebral para ressonância magnética

O controlo da qualidade em ressonância magnética (RM) passa pela realização de diversos testes ao equipamento e calibrações diárias, onde os fantomas desempenham um papel fundamental. Este trabalho teve como objetivo principal o desenvolvimento de um fantoma cerebral para um sistema de RM de intensidade 3.0 Tesla. Com base na literatura existente, escolheram-se como reagentes o cloreto de gadolínio (III) (GdCl3), a agarose, e o gelificante carragena, tendo sido ainda acrescentado o conservante químico azida de sódio (NaN3) de forma a inibir a degradação da solução. Realizaram-se vários testes com diferentes concentrações dos materiais selecionados até obter as misturas adequadas a suscetibilidade magnética das substâncias branca e cinzenta cerebrais. Os tempos de relaxação T1 das diversas substâncias desenvolvidas foram medidos, apresentando o fantoma final uns tempos de T1 de 702±10 ms, quando a concentração de GdCl3 foi de 100 µmol (substância branca) e 1179±23 ms quando a concentração foi de 15 µmol (substância cinzenta). Os valores de T1 do fantoma foram comparados estatisticamente com os tempos de relaxação conseguidos a partir de um cérebro humano, obtendo-se uma correlação de 0.867 com significância estatística. No intuito de demonstrar a aplicabilidade do fantoma, este foi sujeito a um protocolo de RM, do qual constaram as sequências habitualmente usadas no estudo cerebral. Como principais resultados constatou-se que, nas sequências ponderadas em T1, o fantoma apresenta uma forte associação positiva (rs > 0.700 p = 0.072) com o cérebro de referência, ainda que não sejam estatisticamente significativos. As sequências ponderadas em T2 demonstraram uma correlação positiva moderada e fraca, sendo a ponderação densidade protónica a única a apresentar uma associação negativa. Desta forma, o fantoma revelou-se um ótimo substituto do cérebro humano. Este trabalho culminou na criação de um modelo cerebral tridimensional onde foram individualizadas as regiões das substâncias branca e cinzenta, de forma a posteriormente serem preenchidas pelas correspondentes substâncias desenvolvidas, obtendo-se um fantoma cerebral antropomórfico.

Cultivo e avaliação do potencial da microalga Chlorella zofingiensis para a produção de biodiesel e produtos de valor acrescentado

O presente trabalho tem como objetivo o cultivo da microalga Chlorella zofingiensis, e a avaliação da sua potencial aplicação na produção de biodiesel e de produtos de valor acrescentado, de entre os quais se destacam os antioxidantes. Com o intuito da produção de biocombustível é necessário efetuar o cultivo da microalga num volume que permita a obtenção de elevada quantidade de biomassa para a concretização do trabalho. Além deste biocombustível, existe ainda a possibilidade de valorização de alguns produtos com valor comercial, como é o caso da astaxantina, a saber na área farmacêutica, alimentar ou até mesmo cosmética. O cultivo da microalga foi feito em meio Bold’s Basal Medium (BBM), inicialmente em matrazes de 5 L e, quando se obteve uma cultura suficientemente densa, inocularam-se fotobiorreatores de 50 L. Conseguiu-se atingir uma concentração máxima de 0,76 g/L, no reator de 5 L, após cerca de 6 semanas de ensaio. Por sua vez, em fotobiorreatores de 50 L, a concentração máxima obtida foi de 0,4 g/L, após 4 semanas de ensaio. Nestas culturas foi possível obter-se uma percentagem lipídica de 7 %, apresentado concentração de pigmentos por litro de cultura na ordem dos 10 mg/L, 4 mg/L e 2 mg/L de clorofila a, clorofila b e carotenoides totais, respetivamente. Com esta percentagem lipídica recuperaram-se 400 mg de óleo, obtendo-se posteriormente 280 mg de biodiesel. Pela análise à amostra de biodiesel obtida foi possível obter o perfil lipídico desta microalga, quando cultivada em meio BBM, sendo 41% de ácido palmítico (C16:0), 9% de ácido esteárico (C18:0), 27% de ácido oleico (C18:1) e 23% de ácido linoleico (C18:2). Os resultados obtidos mostram que a Chlorella zofingiensis é uma microalga com interesse potencial para a produção de clorofila e carotenóides, mas não para o óleo para a produção de biodiesel.

Estudo de Argamassas com Cinza de Casca de Amêndoa

Perante o elevado consumo de materiais naturais no processo e produtos na área da construção civil, o reaproveitamento de resíduos é uma das soluções a ser estudada. As cinzas agroindustriais têm lugar de destaque entre estes resíduos, pois têm a possibilidade de aplicação em materiais cimentícios, reduzindo assim o consumo de cimento de Portland. O presente estudo debruça-se sobre a substituição parcial (1,5% e 5%) de cimento de Portland por cinzas de casca de amêndoa. Realizaram-se provetes com diferentes tipos de argamassas: (i) uma de controlo sem substituição de cimento (ARF); (ii) uma com 1,5% de substituição parcial de cimento por cinzas de casca de amêndoa (CCA 1,5%); (iii) e uma com 5% de substituição parcial de cimento por cinza de casca de amêndoa (CCA 5%). Executaram-se ensaios para resistências mecânicas aos 3, 7, 14, 28 e 41 dias de idade. A nível químico pode-se concluir que esta cinza de casca de amêndoa não apresentou qualquer potencial pozolânico. A trabalhabilidade na generalidade diminui ligeiramente, contendo cinza de casca de amêndoa, mas ainda assim considerando-se de fácil manuseamento. Em relação às resistências mecânicas, pode-se concluir que o ideal é a substituição parcial de cimento com 1,5%, pois as resistências diminuem com o uso de uma maior percentagem de substituição, ou seja, o ideal é substituir em pequenas percentagens. Com os dados obtidos, conclui-se que as cinzas testadas não apresentam características necessárias para serem consideradas pozolanas e se será viável a sua utilização mesmo como filer.

Biodeterioração de reproduções de vitrais por fungos

Nas últimas décadas, vários estudos revelaram que os microrganismos são agentes de deterioração do vidro, sendo que os fungos se destacam com particular relevância. Os vitrais históricos possuem elementos modificadores como Ca, K e Na que os tornam particularmente vulneráveis a agressões ambientais (corrosão) e à corrosão induzida pelos microrganismos. Deste modo, realizou-se um estudo de biodeterioração acelerada através da inoculação de duas espécies de fungos seleccionadas de um caso de estudo (Penicillium sp. e Cladosporium sp.) efectuada sobre amostras de vidro de três variedades (cores), preparadas a partir do estudo da composição de dois vitrais. A alteração das superfícies foi estudada por μ-EDXRF, μ-Raman e μ-FTIR, microscopia óptica e SEM-EDS, tendo-se comparado dois estados iniciais de superfície: superfícies de vidro não corroídas e corroídas. As principais conclusões deste estudo são que: os organismos são capazes de produzir dano morfológico e químico após somente 2,5 meses de incubação em todas as superfícies, independentemente do seu estado inicial de corrosão, quando há condições de elevada humidade relativa e temperatura moderada. A biocorrosão ocorre de forma diferenciada em termos de taxa de e grau de ataque para os vidros das três cores. Verifica-se, ainda, que as amostras de controlo, sem meio de cultura (fonte de nutrientes) desenvolveram colonização biológica ao fim de 4,5 meses num ambiente previamente esterilizado.

Análise física e química de cafés verdes com diferentes origens geográficas

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Tecnologia e Segurança Alimentar

Análise e avaliação de riscos para acidentes de trabalho e doenças profissionais numa indústria transformadora de polímeros

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Prácticas de Preparación de Nutrición Parenteral Neonatal en Portugal; Comparación con las Recomendaciones Españolas

Evaluar la práctica de preparación de nutrición parenteral (NP) neonatal en Portugal y su concordancia con las recomendaciones del Consenso Español sobre Preparación de Mezclas Nutrientes Parenterales 2008. Métodos: Cuestionario electrónico sobre elementos relativos a la preparación de la NP, enviado entre junio y octubre 2009 a los farmacéuticos o enfermeros responsables de la preparación de la NP neonatal en los 50 hospitales (públicos y privados) de Portugal con unidades de cuidados especiales neonatales. Resultados: Se preparaba NP neonatal en 30 hospitales,de los que 22 (73,3%) respondieron la encuesta. En el 77% de los hospitales, la NP neonatal se preparaba en los servicios farmacéuticos y en la propia unidad neonatal en el resto. En la mayoría de hospitales se preparaba apenas en los días laborables, y la en la mitad de los casos la prescripción llegaba a los responsables en soporte digital. Los responsables identificaron diversos problemas asociados a la interpretación de la prescripción (14-41% de las NP). La práctica de la mayoría de los hospitales portugueses estaba en concordancia con el Consenso Español en documentación, instalaciones y equipamientos, recursos humanos y etiquetado. En cuanto a las soluciones, la mayoría estaba en concordancia con los plazos límite de utilización, fotoprotección, utilización de filtros terminales, control físico-químico por inspección visual y control microbiológico. Conclusiones: Los resultados del presente estudio proporcionan un buen panorama de la práctica de preparación de la NP neonatal en Portugal. La comparación con el Consenso Español permitió identificar los puntos débiles y de mejora.

Análise da vida à fadiga de ligações soldadas em T

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Determinação do valor tecnológico e de utilização de vários tipos de misturas de farinha de trigo mole e sêmola de trigo duro para o fabrico de pão tradicional

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Tecnologia e Segurança Alimentar

Estudo Comparativo entre Dois Tipos de Eco-Contrastes: Echovist® e Levovist®, Avaliação da Permeabilidade Tubária em Infertilidade Feminina

Na propedêutica inicial do casal infértil, a realização da Sonossalpingografia (SoSG) contrastada através de dois tipos de ecocontrastes, Echovist® e Levovist®, durante a realização da ultra-sonografia ginecológica convencional pode, em casos seleccionados, substituir como exame de “screening” da permeabilidade tubária a Histerossalpingografia (HSG) e a Laparoscopia com cromotubação (LPC). Objectivos: Comparar os resultados da permeabilidade tubária através da SoSG contrastada com Echovist® ou com Levovist® e a HSG e determinar a sua acuidade em relação a LPC considerada “gold-standard”. Pacientes e métodos: Foram avaliadas prospectivamente 90 pacientes inférteis submetidas a SoSG em que se utilizou o contraste ecogénico Echovist® e 28 pacientes em que se utilizou o eco-realçador Levovist®. Para a HSG utilizou-se, em todas as pacientes, contraste iodado e hidrossolúvel Telebrix®. A observação da permeabilidade tubária teve sua avaliação final e sistemática pela LPC. Resultados: No estudo das trompas pelo Echovist® observamos permeabilidade em 67 pacientes (74,4%) e obstruções bilaterais em 23 das pacientes (25,6%) e pelo Levovist®, respectivamente, 22 (78,6%) e 6 pacientes (21,4%). Na comparação da avaliação da permeabilidade tubária entre a SoSG com Echovist® e LPC encontramos: especificidade € 91,3%, sensibilidade (S) 100%, falsos positivos (FP) 8,7%, falsos negativos (FN) 0%, valor preditivo positivo (VPP) 97,1%, valor preditivo negativo (VPN) 100% e Kappa de 96,5%, e entre a HSG e LPC, neste grupo Echovist® foram: E 100%, S 91,04%, FP 0%, FN 8,96%, VPP 100%, VPN 79,31% e Kappa de 88,6%. Na comparação da avaliação da permeabilidade tubária entre a SoSG com Levovist® e LPC encontramos: E 100%, S 100%, FP 0%, FN 0%, VPP 100%, VPN 100% e Kappa de 100%, e entre a HSG e LPC, no grupo Levovist® foram: E 100%, S 86,36%, FP 0%, FN 13,64%, VPP 100%, VPN 66,67% e Kappa de 82,2%. Conclusões: As Sonossalpingografias (SoSG) contrastadas utilizando-se como eco-realçadores o Echovist® ou o Levovist® podem ser consideradas exames complementares equivalentes na rotina da avaliação inicial do factor tubário por apresentarem, além do mesmo composto químico activo, alta sensibilidade, especificidade e concordância, ambos com acuidade superior à HSG quando comparados com a LPC.