Influência de agregados provenientes de RCD e cinzas volantes não-conformes no desempenho de argamassas de cimento

Dissertação para obtenção do Grau Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção

Projeto dos controlos eletrónicos de um veículo unipessoal de mobilidade urbana

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Produção de compósitos Alumínio/NiTi através do processo híbrido de fricção linear

Os compósitos inteligentes de matriz metálica (CIMM) têm sido intensamente explorados nas últimas décadas devido à capacidade destes sistemas poderem alterar as suas propriedades mediante um estímulo externo. As ligas de Níquel-Titânio (Ni-Ti) são materiais inteligentes e desempenham, maioritariamente, funções de atuação ou controlo de vibrações nos sistemas em que se inserem, permitindo que estes apresentem características funcionais. A soldadura por fricção linear (SFL) tem sido uma alternativa aos processos de soldadura por fusão para materiais difíceis de soldar como as ligas de alumínio (AA) ou ainda na ligação de materiais dissimilares. No entanto, devido à ocorrência de defeitos, gerados como consequência do deficiente fluxo visco-plástico produzidos pela SFL, surgiram novas variantes deste processo, como a SFL assistida por corrente elétrica (SFLACE), que, por efeito de Joule, provoca o aquecimento do material processado e, consequente, aumento do fluxo visco-plástico, diminuindo ou eliminando a presença de defeitos. Este trabalho incide na produção de CIMM utilizando chapas de AA1100 reforçadas com Ni-Ti por SFLACE em configuração de junta sobreposta. As interfaces e os fluxos de material resultantes foram analisados recorrendo às técnicas de microscopia ótica (MO), SEM, EDS e difração de raio-x (DRX). O controlo de vibrações do CIMM produzido foi também estudado através de ensaios de vibração à temperatura ambiente, bem como a temperaturas superiores à de fim da formação da fase austenítica, e efetuaram-se ensaios de flexão e pull-out com vista à caracterização mecânica. Observou-se que o compósito produzido apresenta um fator de amortecimento superior quando o reforço se encontra na fase martensítica. O ensaio de pull-out confirmou a existência da ligação entre a matriz e o reforço, igualmente observada por SEM. O compósito produzido apresenta uma forte ligação entre os materiais dissimilares, com franca melhoria no caso das amostras processadas com corrente elétrica, obtendo-se um material com características funcionais.

O caminho para a viabilidade económica e ambiental da energia fotovoltaica

É impensável viver hoje em dia sem energia. Mas é possível fornecer energia através de fontes menos poluentes e exploradas de forma sustentável. As fontes convencionais estão associadas a problemas como as alterações climáticas e a limitação de recursos. Dentro das energias renováveis, a energia solar fotovoltaica começa a ser competitiva com outras fontes de energia elétrica, devido à sua rápida evolução. O objetivo desta dissertação é identificar o potencial da energia fotovoltaica, tendo em conta os obstáculos económicos e ambientais e identificar qual o caminho a seguir para que sejam ultrapassados. Através da revisão económica, foi possível verificar que, ao longo dos últimos anos, a capacidade instalada global tem aumentado e os preços dos sistemas têm diminuído, mas isto não significa que a competitividade a nível global tenha sido atingida. O custo nivelado da eletricidade dos sistemas fotovoltaicos varia consoante a localização do sistema e segundo a literatura, atualmente, está entre os 0,72 €/kWh (China) e os 0,91 €/kWh (Japão). Em 2020, o LCOE de uma central fotovoltaica num local com valores elevados de radiação solar será inferior ao custo associado à maior parte das fontes convencionais. Na vertente ambiental, analisou-se a poluição gerada por este tipo de energia, bem como o consumo de recursos, onde foram admitidos pressupostos para uma leitura mais fácil dos dados de estudos de análise de ciclo de vida. É indispensável o uso desta ferramenta para determinar o potencial fotovoltaico e a sua evolução sustentável. Em relação às matérias-primas, o silício é abundante, apesar de ter custos energéticos avultados, enquanto que outros materiais como o índio e o telúrio são escassos, sendo necessário fazer uma extracção eficiente e otimizada. A literatura refere que o CdTe é das tecnologias fotovoltaicas que apresenta menos impactes, usa menos energia e, apesar de ser constituída por um metal pesado, as suas emissões são referidas como residuais. Relativamente a Portugal, apesar de ser um país com potencial, o investimento em sistemas fotovoltaicos, sobretudo residenciais, ainda não é vantajoso. Acontece atualmente uma situação caricata, na qual os sistemas sob regime geral são mais benéficos para o investidor que o sistemas com regime bonificado. O regime geral é mais rentável, se se considera uma tarifa de 0,140 €/kWh. Se considerarmos que num sistema de auto-consumo se remunera a energia produzida e consumida, este classifica-se como o melhor regime para se investir.

Pacientes chagásicos crônicos portadores de disfunção do nódulo sinusal: a presença de anticorpos IgG com ação agonista muscarínica independe da disfunção ventricular esquerda?

Estudos mostram que anticorpos IgG agonistas muscarínicos, de pacientes chagásicos, alteram a atividade elétrica de células cardíacas in vitro. Outros consideram sua presença, e a da síndrome do nódulo sinusal, conseqüências da lesão cardíaca progressiva. Objetivou-se avaliar a relação entre os anticorpos e as disfunções nodal e ventricular esquerda, em 65 pacientes chagásicos crônicos divididos em grupo I, composto de 31 pacientes portadores da síndrome do nódulo sinusal, e grupo II, de não portadores. A análise dos dados, pelo modelo log linear, mostrou uma interdependência entre a disfunção do nódulo sinusal e os anticorpos (p=0,0021) e entre a disfunção nodal e a ventricular (p=0,0005), mas não houve relação entre esta última e os anticorpos. Idade e sexo não tiveram influência sobre as outras variáveis. Chagásicos crônicos com a síndrome do nódulo sinusal têm maior prevalência de anticorpos agonistas muscarínicos, independentemente da presença de disfunção miocárdica.

Novas matrizes para PDLCs com efeito de memória

O principal objetivo deste trabalho é desenvolver novas matrizes para PDLCs de modo a otimizar o par “matriz-cristal líquido”, diminuindo a ancoragem do cristal líquido na matriz para que este apresente maior efeito de memória permanente. Para tal, introduziram-se tensioativos a um dos sistemas estudados. No decorrer deste trabalho produziram-se filmes de cristal líquido disperso numa matriz polimérica (PDLC). Os filmes foram preparados a partir de uma mistura homogénea de cristal líquido comercializado pela MERCK e monómeros, nomeadamente dimetacrilato etoxilado de bisfenol a n=15 (BAEDMA n=15), diacrilato etoxilado de bisfenol a n=2 (BAEDA n=2) e diacrilato etoxilado de bisfenol a n=4 (BAEDA n=4) cuja polimerização foi realizada termicamente, utilizando o iniciador AIBN. Estudou-se ainda a opacidade/transparência dos filmes de PDLC, medindo-se a tensão elétrica necessária para a comutação entre os estados OFF/ON. Fizeram-se estudos eletro-óticos de modo a se determinar o efeito de memória permanente que os PDLCs apresentavam. Através desses estudos concluiu-se que o sistema BAEDA n=4/E7 (20/80) com 5% de TX100, possui um efeito de memória permanente de 99% e um E90 de 4 V/μm e o sistema BAEDA n=4/E7 (20/80) com 5% de TX45 possui um efeito de memória permanente de 85% e um E90 de 4V/μm. Os PDLCs produzidos caraterizaram-se através de Microscopia Eletrónica de Varrimento (SEM) com o objetivo de estudar a morfologia da rede polimérica, Microscopia de Luz Polarizada (POM) que permitiu observar a distribuição do cristal líquido na matriz, antes e depois de aplicar um campo elétrico e a Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) a fim de determinar a temperatura de transição vítrea (Tg) dos monómeros e dos polímeros.

Efeito de memória na gravação de informação em PDLCs

Neste trabalho, para a preparação de filmes de PDLC, utilizou-se o cristal líquido E7 comercializado pela Merck, dois oligómeros e um monómero, comercializados pela Sigma-Aldrich (PPGA, PPGMA e DTMP4A) e um monómero sintetizado (PE4MA). Os PDLCs foram obtidos através do método de separação de fases induzida por polimerização utilizando o AIBN como iniciador térmico de polimerização. Foram estudados dois tipos de copolimerização utilizando diferentes proporções em peso de DTMP4A com PPGA e PE4MA com PPGMA. Para caracterizar os PDLCs, utilizaram-se várias técnicas: estudos eletro-óticos (EO) de modo a determinar a resposta de transmitância com a aplicação do campo elétrico, Microscopia de Luz Polarizada (POM) que permitiu observar a distribuição do cristal líquido na rede polimérica antes e depois da aplicação de um campo elétrico, Microscopia Eletrónica de Varrimento (SEM) com o objetivo de estudar a morfologia da rede polimérica e Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) para a caraterização térmica dos monómeros/oligómeros e dos polímeros. Para testar o aquecimento por efeito de Joule através de uma fonte elétrica, produziram-se células em maior escala. Para tal, foram utilizados dois vidros condutores com uma camada de alinhamento de poli-imida. Estes foram sobrepostos com um espaçamento de 23 μm. As células foram preenchidas com uma amostra que obteve 100% de efeito de memória permanente nas células comerciais (30% (25%PE4MA + 75%PPGMA) /70%E7).

Projeto, ensaio e comparação de limitadores de corrente supercondutores trifásicos indutivos

O aumento progressivo da rede elétrica e sua complexidade, devido essencialmente à geração distribuída renovável provoca um maior número de correntes de curto-circuito e com maior intensidade. A maioria das soluções atuais que lidam com esta situação, com agravamento progressivo rapidamente se encontram subdimensionadas, tais como disjuntores e fusíveis, devido ao aumento de carga. A divisão de barramentos e construção de novas subestações são as opções que poderão ser tecnicamente mais vantajosas, no entanto, o seu custo é extremamente elevado. A tecnologia da supercondutividade permite que os limitadores de corrente supercondutores tenham vantagens relativamente às soluções existentes. Em regime de funcionamento normal, a impedância destes dispositivos é desprezável do ponto de vista da rede. Após a ocorrência de uma falha na rede, o limitador de corrente supercondutor tem a capacidade de limitar a corrente de curto-circuito no primeiro ciclo. Estas características aproximam-se do dispositivo ideal para lidar com defeitos na rede. Nesta dissertação procede-se à aplicação de uma metodologia de dimensionamento de um limitador de corrente supercondutor do tipo transformador, à sua construção e ensaio em laboratório. Foram aplicadas duas topologias do limitador preparado para funcionar num sistema trifásico. O objetivo é prever, estudar o seu comportamento e comparação entre as duas topologias.

Plano de emergência interno de barragens

A existência de barragens em determinadas secções de um rio conduz, na maioria dos casos, a benefícios locais e regionais tais como a possibilidade de regular o caudal fluvial, a produção de energia elétrica ou o abastecimento de água às populações ou às atividades agrícolas. Por outro lado, impactos sociais e ambientais negativos e o risco de uma possível rotura encontram-se entre os maiores problemas provocados pela existência dessas estruturas. No presente documento apresenta-se um estudo relativo ao planeamento de emergência em barragens, mais precisamente aos Planos de Emergência Internos de Barragens. É efetuada uma análise da legislação nacional relativa ao planeamento de emergência, nomeadamente no que diz respeito ao Plano de Emergência Interno conforme publicado no Regulamento de Segurança de Barragens (Decreto-Lei 344/2007 de 15 de Outubro). O trabalho apresentado inclui ainda a sistematização dos principais aspetos que devem ser incluídos no Planeamento de Emergência de Barragens de acordo com a legislação portuguesa, e a comparação com o que é exigido em diferentes países da União Europeia. Além do trabalho de pesquisa e recolha de informação, analisam-se as principais diferenças entre as metodologias de planeamento de emergências em barragens em Portugal, Espanha, França e Reino Unido, aplicando as diferentes abordagens a um caso de estudo, nomeadamente a Barragem da Bravura. Para esse caso de estudo, aprofundou-se a componente hidráulica do Plano de Emergência Interno, com a simulação da onda de cheia provocada pela rotura da barragem. A exigência a nível do resultado das simulações para cada país foi comparada.

Utilização de método geofísico como ferramenta inovadora para incrementar a produção de biogás e respetivo aproveitamento energético. Caso de estudo: aterro do Barlavento - Célula B

Um aterro sanitário, como instalação de eliminação final de resíduos, tem como principal objetivo não causar impacte no ambiente envolvente, nomeadamente ao nível das emissões gasosas e líquidas produzidas pela decomposição dos resíduos. Como tal, é exigido pela legislação a existência de um sistema de proteção ambiental que contemple a impermeabilização da massa de resíduos, do biogás, das águas lixiviantes e das águas pluviais bem como a sua adequada drenagem e captação. A problemática deste estudo está diretamente relacionada com a produção de biogás (efluente gasoso) e tem como principal objetivo incrementar a sua produção para queima e/ou aproveitamento energético, compreendendo respetivamente os seus benefícios ambientais e económicos. Com o objetivo de perceber o que estaria a condicionar a produção de biogás na célula C do aterro sanitário do Barlavento, recorreu-se a aplicação inovadora do método geofísico designado por “Ensaio geofísico de resistividade elétrica”. Esta aplicação inovadora teve como principal objetivo conhecer as condições relativas ao teor de humidade existente no interior da massa de resíduos em estudo. Através dos resultados obtidos, que sugeriam que a massa de resíduos estaria saturada com lixiviado, realizaram-se várias campanhas, com o intuito de confirmar a veracidade dos resultados obtidos com os ensaios geofísicos e de aplicar ensaios teste que pudessem ser pontos de partida para avaliar do grau de incerteza observado. O ensaio de resistividade elétrica teve sucesso na sua aplicabilidade prática, tendo no entanto sido condicionado pela análise dos resultados obtidos uma vez que, ao desconhecerem-se as condições existentes nos resíduos depositados, considerou-se que as baixos valores de resistividade elétrica (<5 ohm.m) corresponderiam à presença de lixiviado no interior do aterro do Barlavento, o que acabou por ser parcialmente confirmado com as perfurações realizadas nas campanhas realizadas pelo elevado grau de humidade que se observou. Era contudo expectável que se verificasse maior presença de lixiviado na massa de resíduos retirada nas perfurações. Estas campanhas forneceram contudo informações importantes sobre o ponto de vista das condições e da situação física existente no aterro sanitário, alguns pontos fracos e outros fortes, que permitiram avançar noutros trabalhos de pesquisa para apoio à problemática em estudo, nomeadamente, a melhoria da cobertura da massa de resíduos e a melhor forma de localizar os drenos de biogás.

Limitadores de corrente supercondutores: estudo da ligação magnética entre enrolamentos

Nos dias de hoje, devido à rápida expansão dos meios urbanos e consequentemente das redes de energia elétrica, o correto funcionamento de todo o sistema tornou-se no ponto fulcral para a satisfação, confiabilidade, qualidade e redução de custos para todos os utilizadores. Como tal, a agregação de redes e consequente expansão provoca o aumento do risco de correntes de Curto-Circuito (CC) que poderão levar à destruição de equipamentos que constituem a rede, bem como a problemas para os consumidores. Deste modo os limitadores de correntes constituídos por materiais com propriedades supercondutoras, nomeadamente, Supercondutores de Alta Temperatura (SAT), tornam-se numa solução para a resolução deste problema que afeta grande parte da população. Os Limitadores de Corrente Supercondutor (LCS) constituem uma solução garantindo a proteção das redes de energia, bem como dos equipamentos e infraestruturas que os compõem, analogamente a outras soluções já existentes. Estes apresentam invisibilidade numa rede em regime de funcionamento normal e são desenvolvidos com o intuito de apresentar uma rápida recuperação e elevada impedância aquando da ocorrência de falha, minimizando os danos que poderiam causar. Na presente dissertação são apresentados estudos e análises a três topologias de LCS do tipo indutivo de blindagem magnética com base em simulações recorrendo ao software de elementos finitos Flux2D® e com base nos ensaios experimentais. O estudo baseia-se na análise do modo de funcionamento dos LCS em regime de funcionamento normal, variando algumas características dos limitadores, bem como a análise crítica a algumas variáveis no âmbito do tema da presente dissertação, de modo a minimizar as perdas.

Produção de eletricidade a partir de energia solar fotovoltaica de larga escala PV e CPV na zona rural do município de Évora: área disponível e potencial técnico

No sentido de diminuir a dependência externa de energia nomeadamente de combustíveis fósseis, combater as alterações climáticas e colmatar o défice potencial de energia associada à dependência de energia hídrica, Portugal necessita aumentar o investimento noutras fontes de energia renovável (FER) para produção de eletricidade, nomeadamente na energia solar. Sendo uma das zonas com maior radiação solar da Europa (1 900 kWh/m2), Portugal não aproveita este recurso como poderia. O presente estudo avalia o potencial técnico de produção de energia solar fotovoltaica centralizado de larga escala (> 1 MW), no Concelho de Évora. Recorrendo ao sistema de informação geográfica ArcGIS, foram estimadas as áreas disponíveis e as áreas úteis potenciais para implementação de projetos de aproveitamento de energia solar fotovoltaica, por forma a calcular o potencial de potência instalada (MW) e de produção de energia elétrica (GWh/ano). Foram considerados diferentes cenários relativos ao uso do solo, no contexto do Plano Diretor Municipal, e ao tipo de projeto, tendo sido consideradas as tecnologias de sistema fotovoltaico sem concentração (PV) e de sistema fotovoltaico concentrado (CPV). No cenário mais restritivo sobre a ocupação do solo foi estimada uma área útil de 4 978 ha (cerca de 4% da área total do Município) que corresponde a um potencial técnico de produção de energia de 2 357 GWh/ano, se se considerar um sistema CPV com 1 MW de potência instalada. Para efeitos de comparação, esta produção corresponde a 9 vezes o valor do consumo de eletricidade anual do Concelho de Évora e a cerca de 5% do consumo anual de eletricidade em Portugal continental em 2012. O potencial muito significativo de produção de eletricidade solar é justificada pela disponibilidade de ocupação do solo, pelo declive suave do terreno e pelo excelente nível de radiação solar incidente. Da análise dos diversos cenários avaliados, concluiu-se que o sistema mais vantajoso, em termos de produção de energia por unidade de área, independentemente do cenário de ocupação do solo, é o sistema CPV de larga escala (20 a 30 MW) que apresenta valores de produção da ordem de 0,64 GWh/ha.

Desenvolvimento de um condicionador de sinal para eletroantenografia

O objetivo principal que motivou este trabalho foi o de construir um condicionador de sinal para medição da resposta elétrica das antenas de insetos devido à receção de sinais químicos (Eletroantenografia). O estudo da resposta das antenas dos insetos é particularmente relevante para o estudo das pragas de insetos, para a sua monitorização, e também para a descodificação dos mecanismos olfativos nas relações planta-inseto, com consequências para o desenvolvimento de dispositivos biossensores. O trabalho desenvolvido enquadra-se numa área interdisciplinar da física, química, fisiologia, ecologia aplicada e saúde pública. O inseto usado nesta experiência foi o gorgulho do eucalipto (Gonipterus Platensis), que tem vindo a dizimar as plantações de eucalipto em Portugal, provocando graves perdas económicas aos proprietários. O condicionador desenvolvido consiste num sistema de “interface” com a antena do inseto e um amplificador operacional de baixo ruído e ganho variável, que permite amplificar o sinal elétrico da antena para níveis adequados à aquisição e tratamento de sinal. A vantagem do aparelho construído é o fácil manuseamento do material biológico e químico,comparado com ensaios de Eletroantenografia tradicionais com recurso a pipetas de “Pasteur”. Este projeto indicou que o sistema desenvolvido poderá ser capaz da medição da resposta da antena do gorgulho a estímulos olfativos de eucalipto.

Análise de estratégias para participação ativa de consumidores na contratação bilateral de eletricidade em mercados liberalizados

Pode-se constatar que a energia elétrica, desde o início do século XX, assumiu um papel fundamental na nossa sociedade, tornando-se nos dias de hoje uma necessidade de primeira ordem. Infelizmente, cerca de 1,2 mil milhões de pessoas ainda vivem sem eletricidade e a quota das energias renováveis no consumo global apenas aumentou ligeiramente em 20 anos, como revela um relatório coliderado pelo Banco Mundial e pela Agência Internacional da Energia. Nos últimos anos, com o objetivo de alcançar um modelo de Mercado de Energia Elétrica (MEE) que seja livre, competitivo, o setor elétrico de diversos países sofreu inúmeras alterações. Em particular, ocorreu a reestruturação da organização de várias empresas monopolistas, sendo que estas, sendo verticalmente integradas não tinham qualquer concorrência, gerindo desde a produção até à venda da eletricidade, produzindo, transportando e distribuindo a energia elétrica. O modelo de mercado tem também como objetivo permitir melhores condições para os consumidores finais de energia, mais precisamente preços mais baixos. Atualmente, a estrutura do mercado retalhista apoia-se na coexistência de duas formas de contratação de fornecimento de energia elétrica (ERSE, 2009):  contratação em mercado regulado, a partir de contratos bilaterais, ou no mercado organizado, através de aplicação de tarifas integrais reguladas;  contratação em mercado liberalizado, em que as condições de negociação de energia, que serão definidas entre as partes e a componente de acesso às redes, são aplicadas através de preços regulados. Os principais objetivos desta dissertação são os seguintes: (i) estudar a contratação bilateral de energia em mercados liberalizados, com principal ênfase para o desenvolvimento de estratégias que possibilitem uma participação ativa dos consumidores, (ii) testar novas estratégias de negociação através do desenvolvimento de um caso de estudo sobre a participação efetiva de consumidores na contratação bilateral, baseado em dados dos mercados sobre preços e volumes de energia, e (iii) adotar um modelo de negociação bilateral, previamente desenvolvido, e estendê-lo por forma a representar as preferências dos negociadores, nomeadamente com o modelo multiplicativo. Em termos sucintos, os resultados obtidos com as estratégias de negociação permitem concluir que os intervenientes no mercado apresentam um comportamento esperado na gestão de preços e volumes de energia. Pode-se também afirmar que as estratégias constituem um auxiliar efetivo na tomada de decisão inerente à negociação bilateral em mercados de energia.

Óxidos supercondutores de ítrio, bário e cobre dopados com granada de ítrio e ferro

O trabalho desenvolvido nesta tese de mestrado teve como objetivo a obtenção e caracterização de amostras de óxido de ítrio, bário e cobre (YBCO) com teor variável de granada de ferro e ítrio (YIG). As amostras obtidas foram caracterizadas quanto à sua estrutura cristalina através da técnica de difração de raios X (DRX). A densidade dos pós e dos compactos de pós foi determinada pelos métodos de Arquimedes, geométrico e picnometria de hélio. Usou-se um sistema de arrefecimento criostático "cryocooler" para estudar a evolução da resistência elétrica com a temperatura das amostras obtidas. Os ensaios de DRX confirmaram a existência das fases pretendidas, tanto na amostra de YBCO puro como na de YBCO com 10% de YIG, antes e após sinterização. Do ensaio de supercondutividade, observou-se que a amostra de YBCO puro possui uma temperatura de transição (