Comportamento e mecanismos de falha à fluência em aços P91 e juntas soldadas

A presente dissertação expõe os conhecimentos adquiridos ao longo da experiência acumulada a nível profissional na Alstom Portugal, conjuntamente com os que foram transmitidos durante a frequência do curso de Mestrado de Engenharia Mecânica – Perfil de Manutenção e Produção. O tema da tese aborda o estudo do aço X10CrMoVNb9-1 (P91), com particular incidência em juntas soldadas, que têm estado associadas nos últimos anos ao aparecimento de falhas em centrais termoeléctricas numa fase prematura do seu funcionamento, designadas por fissuração do tipo IV, que ocorrem na zona termicamente afectada pela soldadura onde o grão é mais refinado. A optimização de parâmetros de soldadura e tratamento térmico é essencial para que se consigam obter tempos de resistência à rotura por fluência que estejam em consonância com o definido em fase de projecto. Tendo em consideração a durabilidade dos ensaios de fluência, optou-se para este estudo por efectuar-se uma recolha de dados relativos a estes ensaios realizados em materiais base e juntas soldadas nos últimos quinze anos, com o objectivo de optimização de parâmetros de soldadura e tratamentos térmicos associados. Como conclusões, verificou-se que os diferentes processos de soldadura utilizados não têm uma influência significativa no que corresponde à variação do tempo de rotura por fluência. A utilização de um tratamento térmico de normalização e revenido após soldadura permite uma melhoria de valores de resistência à fluência comparativamente ao tratamento térmico convencional, que é normalmente aplicado em fabrico de componentes sob pressão que utilizam este material. Dada a dimensão e complexidade da maioria destes componentes, estes tratamentos térmicos só podem ser utilizados quando as dimensões dos mesmos possibilitarem a sua colocação em fornos de tratamento térmico habitualmente existentes nos fabricantes. Uma opção viável a ser tomada , no caso de utilização destes materiais, passa por uma redução da tensão de serviço por aumento de espessura dos respectivos componentes. No entanto, este aumento de espessura deve ter em consideração mecanismos de fadiga térmica que devem ser equacionados conjuntamente com os mecanismos de fluência, com o objectivo de se obter os melhores compromissos para cada situação.

Monitorização de sistemas solares térmicos: simulação de perfis de consumo e cálculo de comportamento térmico a longo prazo

A presente dissertação assenta na monitorização de sistemas solares térmicos com incidência em perfis de consumo e cálculo de comportamento térmico a longo prazo. No início faz-se uma introdução aos temas e definições que são primordiais para uma melhor compreensão do trabalho em causa. Procedeu-se à simulação do comportamento térmico de sistemas solares térmicos, tendo como base os parâmetros de cálculo obtidos nos relatórios de ensaio. Os sistemas solares térmicos podem ser ensaiados segundo duas metodologias de cálculo diferentes. Estas metodologias estão descritas nas normas ISO 9459-2:1995 para a metodologia CSTG – Dynamic System Testing Group e ISO 9459-5:2007 para a metodologia DST – Dynamic System Testing. Neste trabalho foram utilizadas as duas metodologias mencionadas. Analisaram-se e simularam-se ainda os perfis de consumo do Anexo IV da Directiva EcoDesign tendo como objectivo definir um “benchmark” entre os diferentes sistemas solares térmicos e também saber qual é a energia primária necessária para satisfazer cada uma das necessidades dos diferentes perfis de extracção. O estudo e análise desta Directiva é bastante importante, pois é com base nela que se vai proceder à classificação e posterior rotulagem dos sistemas solares térmicos.

Climatização passiva versus climatização activa

A dissertação em causa foi elaborada no contexto da Unidade Curricular Dissertação, constante do 1º e 2º Semestres do 2º Ano do Curso de Mestrado em Engenharia Mecânica – Perfil Energia, Refrigeração e Climatização, leccionada no Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. O objecto do presente trabalho enquadra-se na temática energético/ambiental, pretendendo-se analisar comparativamente soluções de Climatização Passiva versus Climatização Activa, numa unidade de negócios específica, o sector de “serviços”. A comparação em causa sendo abrangente, comporta a análise térmica e económica, em que se vai analisando a variação da componente construtiva do edifício e a aplicação de várias soluções de Climatização Activa. No desenvolvimento do estudo em causa, cumpriram-se várias etapas, das quais destacam-se a problemática energética/ambiental, o enquadramento legal, a caracterização das soluções em causa, o seu dimensionamento, cálculos e simulações energéticas, estimativas orçamentais comparativas entre várias soluções construtivas, culminando na inevitável conclusão da necessidade de reforçar a componente passiva em detrimento da componente activa, inclusive para além do que está regularmente estabelecido.

Análise comparativa de diferentes tipos de sistemas de climatização e respectivas centrais de produção de água gelada e quente num hotel

A garantia do futuro da vida como a conhecemos, bem como de um hotel está, e será baseada no seu desenvolvimento sustentável, a racionalização dos recursos naturais, a gestão da energia e da água, minimizando o impacto que a sua actividade tem sobre o meio ambiente. A gestão da energia, gestão da água e a reciclagem serão cada vez mais, os vectores principais de todos os projectos, na sua concepção e na fase de exploração. A equipa que gere uma unidade hoteleira deverá ter sempre presente o custo energético por quarto, deve procurar optimizar o consumo energético, sem afectar o bem-estar do cliente, deve respeitar o meio ambiente, deve ter em consideração, que cada vez mais o cliente irá seleccionar o hotel, não só pelo preço, mas também pelo facto do hotel, respeitar o meio ambiente. Na fase de um novo projecto ou da modernização de uma unidade hoteleira, engenheiros, arquitectos, gestores, técnicos, devem partilhar o conhecimento e desenvolvimento do projecto desde o primeiro dia. No presente trabalho é feita a análise comparativa de diferentes tipos de sistemas de climatização e respectivas centrais de produção de água gelada e quente num hotel, seleccionar soluções, e guiar diferentes entidades, promotor de hotéis, donos de hotéis, arquitectos, empresas de fiscalização, projectistas e instaladores, gestor de exploração, gestor de manutenção. Utilizando o modelo de arquitectura de um hotel existente, onze pisos, com três pisos de zonas comuns, restaurantes, salas de reunião e sete pisos de quartos, com 182 quartos, com o software de origem nos E.U.A., Hourly Air Analysis Program, na versão 4.5, e que utiliza o método de cálculo da American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers,, foi efectuado o cálculo de carga térmicas, identificação e caracterização dos sistemas de climatização a estudar , definição de possíveis tipos de centrais de água gelada e quente, simulação energética dos vários sistemas definidos e respectivas tipos de solução de hotéis. Através das simulações efectuadas e através da previsão de consumos pode-se identificar as soluções que apresentam melhor eficiência e as mais amigas do ambiente.

Análise de factores que influenciam a classe energética de uma fracção autónoma

O conforto térmico nas habitações e nos locais de trabalho é uma condição essencial para o bem-estar e produtividade. O novo Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios identifica as características fundamentais para esse conforto, e estabelece um patamar mínimo para todos os edifícios de habitação novos. A nova legislação sobre a certificação energética permitirá que cada fracção autónoma apresente um “Certificado de Desempenho Energético e do Ar Interior”, que dependerá das soluções adoptadas a nível construtivo e de projecto. Neste contexto, o principal objectivo deste estudo é o de sensibilizar todos os intervenientes do meio da construção, desde a fase de projecto até à fase final de obra, das opções mais vantajosas, levando em consideração os investimentos e respectivos períodos de retorno, que proporcionem um melhor desempenho energético dos edifícios do nosso país. Para tal, estudou-se o comportamento de duas fracções autónomas diferentes, mediante a consideração de várias características que influenciem a sua classificação energética, obtendo-se variações significativas.

Análise e modelização da rede eléctrica da Ilha de São Vicente: planeamento da rede no horizonte de médio prazo

O objectivo do presente trabalho é o estudo do Sistema de Energia Eléctrica da Ilha de São Vicente em Cabo Verde, bem como a realização de um estudo de planeamento da rede tendo em consideração expectativas em torno da existência de novos pontos de carga, que pela sua natureza e amplitude podem influenciar de forma notória o desenvolvimento da rede no horizonte de médio e longo prazo. Para o efeito foi necessário proceder à caracterização dos elementos que constituem o sistema, como sejam a geração, a rede e as cargas, de forma a poder modelizá-la para efeitos de simulação. Foi realizado um diagnóstico da rede, para um conjunto de cenários típicos de operações da mesma, tendo em consideração os critérios de segurança usualmente adoptados. Posteriormente foi realizado um estudo de planeamento que teve em consideração a localização e características dos novos empreendimentos turísticos a surgir nos próximos anos, bem como a renovação do parque produtor existente. Os resultados obtidos identificam não só os reforços de rede como também a sua melhor calendarização, tendo em consideração a introdução de novos pontos de carga. Não foi objecto de estudo a análise de correntes de curto-circuito, estabilidade, compensação da energia reactiva, entre outros, que devem complementar um estudo deste género

Estudo do comportamento reológico de sistemas complexos micelares

O surfactante Brometo de Cetiltrimetilamónio (CTAB), quando dissolvido em água, agrega-se espontaneamente em micelas, que crescem uniaxialmente após introdução de aditivos, tornando-se elongadas e sucessivamente mais entrelaçadas. Apresenta-se um estudo reológico para este surfactante, usando diferentes aditivos com o objectivo de produzir fluidos que exibem reologia manipulável, por influência da temperatura, concentração de aditivos e condições de iluminação (ausência ou irradiação com luz UV, no sistema foto-reológico). A caracterização dos sistemas é feita recorrendo a ensaios de fluxo em escoamento estacionário, de varrimento de temperatura, dinâmicos e de espectrofotometria. No sistema neutro (pH=7), os aditivos são os sais Salicilato de Sódio (NaSal) e Brometo de Potássio (KBr), onde se demonstra que o NaSal promove mais eficazmente o crescimento micelar que o KBr. O sistema passa de ter um comportamento próximo do Newtoniano a baixas concentrações de aditivos para um comportamento não-Newtoniano quando a composição está acima da concentração crítica de sobreposição, exibindo fenómenos de reofluidificação e reoespessamento; adicionalmente, o tempo de relaxação aumenta. As alterações reológicas que surgem com o aumento da temperatura devem-se à diminuição do comprimento micelar. O sistema ácido (pH=2) obtém-se adicionando Ácido Salicílico(HSal) em substituição do NaSal. O seu comportamento reológico é qualitativamente comparável ao sistema contendo NaSal, apesar dos valores de viscosidade serem no geral menores. Ao sistema ácido adiciona-se o composto fotocrómico trans-2,4,4,-Trihidroxichalcone (Chalcone), originando um sistema foto-reológico. Em soluções micelares de CTAB a pH ácido, o Chalcone exibe fotocromismo, mudança de cor reversível após irradiação no UV. Diferentes estados conformacionais associados com diferentes colorações estão também associados com diferentes afinidades de residir dentro ou fora das micelas, sugerindo que uma transferência de Chalcone, induzida por irradiação, entre o espaço intra e inter micelar pode ser usada para manipular o comprimento das micelas e consequentemente as propriedades reológicas intrínsecas. As alterações foto-reológicas são reversíveis por um processo de relaxação térmica, a taxas que dependem do pH.

Quociente de inteligência de crianças e adolescentes obesos através da escala Wechsler

Foram estudadas as características intelectuais de 65 crianças obesas, de 8 a 13 anos e 11 meses, comparativamente às de 35 crianças eutróficas, através da Escala de Inteligência Wechsler para Crianças. Os dois grupos foram pareados de acordo com a faixa etária, série escolar e nível socioeconômico. O grupo de obesos foi composto por pacientes atendidos pelo Departamento de Pediatria da Universidade Federal São Paulo, e o grupo-controle, por crianças pertencentes a escolas públicas. O grupo de eutróficos apresentou significantemente melhor desempenho no teste de inteligência do que o grupo de obesos (Quociente de inteligência -QI médio - 91 x 85; p < 0,05). Crianças eutróficas revelaram maior amplitude de interesses e capacidade de adaptação social e, melhor velocidade e destreza. Houve correlação positiva entre o nível de renda, a relação peso/estatura e o QI. Apesar de todos os resultados médios de QI apresentarem dados consistentemente favoráveis aos eutróficos, não se pode afirmar total superioridade desse grupo em virtude da ampla gama de fatores emocionais intervenientes no processo de inteligência, não controlados pelo estudo.

Análise de vibrações em caixas redutoras

A vibração em equipamento industrial pode ser tanto um sinal de que o equipamento está a funcionar normalmente como pode revelar que o mesmo apresenta problemas. É assim importante que o técnico de manutenção consiga distinguir entre níveis normais e aceitáveis de vibração e os que requerem atenção imediata para monitorar. Nesta dissertação é estudado o problema de análise de vibrações em caixas redutoras - uma em bom estado e outra com desgaste no par de engrenagens. A escolha desta dissertação prende-se com a importância e uso generalizado de caixas de engrenagens - neste caso de caixas redutoras - nas grandes indústrias. Como tal, hoje em dia, as caixas redutoras estão geralmente providas de sistema de monitorização “online” que alertam o técnico responsável de quando algo foge dos parâmetros definidos pelo utilizador - aumento súbito de temperatura, de amplitude de vibração, entre outros. Esta dissertação pretende assim responder a algumas questões pertinentes: • Como responde uma caixa redutora quando se variam os parâmetros de velocidade e carga e como as variações dos mesmos se traduzem nos espectros de frequência? • Qual dos parâmetros - velocidade e carga - tem uma maior influência nas amplitudes de vibração registadas para as várias frequências típicas de uma caixa redutora? • O que é registado ao nível do espectro de frequências, no estudo de uma caixa redutora com o defeito de desgaste? • A teoria consultada para as caixas redutoras é comparável com os dados obtidos na prática? • Porquê a importância de utilizar a análise de vibrações quando se monitorizam caixas redutoras? Para ajudar a responder estas questões foi utilizada uma aplicação designada de Enlive, um programa de controlo de condição de máquinas para sistemas “online” - ou seja, para sistemas em contínua monitorização. A análise dos sinais provenientes das caixas redutoras foi realizada com recurso à transformada rápida de Fourier - Fast Fourier Trabsform. No fim da realização desta dissertação foi possível responder a todos os pontos referidos anteriormente. Foi possível confirmar a maior importância do factor carga no aumento da amplitude de engrenamento, harmónicas e bandas laterais. Este aumento é mais pronunciado no caso da caixa redutora com desgaste. A análise de vibrações assume-se assim, mais uma vez, como uma ferramenta importante no diagnóstico de avarias, permitindo poupar tempo e recursos - tanto financeiros como humanos - e salvaguardar a contínua eficácia e produtividade de uma empresa, pois permite diminuir o tempo que uma máquina não se encontra em funcionamento.

Caracterização experimental e numérica do desempenho térmico de um edifício "gaioleiro": identificação de oportunidades de melhoria

O sector dos edifícios é responsável por uma percentagem significativa dos consumos de energia primária e de energia eléctrica em Portugal, associada principalmente ao conforto térmico dos seus ocupantes. A União Europeia pretende uma redução de 20%, até 2020, dos consumos de energia e consequentes emissões de CO2 através da melhoria da eficiência energética dos edifícios públicos e residenciais. Em Portugal, o Plano Nacional para a Eficiência Energética (PNAEE) tem por objectivo obter uma poupança anual de energia de pelo menos 1% até ao ano de 2016, tomando como base a média de consumos de energia final, registados entre 2001 e 2005. Neste contexto, os edifícios anteriores a 1990 (primeira versão do RCCTE) podem apresentar um potencial significativo de melhoria da sua eficiência energética com base na sua reabilitação. Os edifícios “Gaioleiros” (1880 – 1930) constituindo uma parte importante do património histórico da cidade de Lisboa, para os quais a informação sobre o seu desempenho térmico é limitada, considerou-se pertinente efectuar um estudo destinado à sua caracterização experimental e numérica, face à especificidade do comportamento térmico das suas paredes caracterizadas pela elevada espessura. No presente trabalho, apresenta-se a metodologia e os resultados experimentais da medição da resistência térmica das paredes e da medição das necessidades térmicas de aquecimento da habitação. Estes resultados experimentais foram utilizados na validação do modelo de simulação térmica da habitação, que posteriormente serviu para avaliar as suas necessidades térmicas de aquecimento (Nic) e de arrefecimento (Nvc), identificar oportunidades de melhoria e avaliar o respectivo potencial de reabilitação. Neste trabalho, como contributos para uma reabilitação sustentável, apresentam-se avaliações de oportunidades de melhoria com base em estratégias de reforço do isolamento térmico. Dos resultados obtidos concluiu-se que melhorando o isolamento térmico das paredes e vãos envidraçados é possível baixar consideravelmente os consumos de energia associados à habitação, cumprindo assim as exigências estabelecidas no RCCTE ao nível dos requisitos de qualidade térmica da envolvente e consumos energéticos para edifícios novos e grandes reabilitações.

Demonstração da viabilidade de implementação de uma central de cogeração a um centro informático

A compactação dos equipamentos de tecnologia de informação e os aumentos simultâneos no consumo de energia dos processadores levam a que seja assegurada a distribuição adequada de ar frio, a remoção do ar quente, a capacidade adequada de arrefecimento e uma diminuição do consumo de energia. Considerando-se a cogeração como uma alternativa energeticamente eficiente em relação a outros métodos de produção de energia, com este trabalho faz-se a análise à rentabilidade de uma eventual integração de um sistema de cogeração num centro informático.

Sensor de glicose polarimétrico

Esta tese tem como principal objectivo a investigação teórica e experimental do desempenho de um sensor polarimétrico baseado num cristal líquido para medição da concentração de glicose. Recentemente uma série de sensores polarimétricos baseados em cristais líquidos foram propostos na literatura e receberam considerável interesse devido as suas características únicas. De facto, em comparação com outros moduladores electro-ópticos, o cristal líquido funciona com tensões mais baixas, tem baixo consumo de energia e maior ângulo de rotação. Além disso, este tipo de polarímetro pode ter pequenas dimensões que é uma característica interessante para dispositivos portáteis e compactos. Existem por outro lado algumas desvantagens, nomeadamente o facto do desempenho do polarímetro ser fortemente dependente do tipo de cristal líquido e da tensão a ele aplicada o que coloca desafios na escolha dos parâmetros óptimos de operação. Esta tese descreve o desenvolvimento do sensor polarimétrico, incluindo a integração dos componentes de óptica e electrónica, os algoritmos de processamento de sinal e um interface gráfico que facilita a programação de diversos parâmetros de operação e a calibração do sensor. Após a optimização dos parâmetros de operação verificou-se que o dispositivo mede a concentração da glicose em amostras com uma concentração de 8 mg/ml, com uma percentagem de erro inferior a 6% e um desvio padrão de 0,008o. Os resultados foram obtidos para uma amostra com percurso óptico de apenas 1 cm.

Potential inundation of Lisbon downtown by a 1755-like tsunami

In this study, we present 10 m resolution tsunami flooding maps for Lisbon downtown and the Tagus estuary. To compute these maps we use the present bathymetry and topographic maps and a reasonable estimate for the maximum credible tsunami scenario. Tsunami modeling was made with a non-linear shallow water model using four levels of nested grids. The tsunami flood is discussed in terms of flow depth, run-up height and maximum inundation area. The results show that, even today, in spite of the significant morphologic changes in the city river front after the 1755 earthquake, a similar event would cause tsunami flow depths larger than one meter in a large area along the Tagus estuary and Lisbon downtown. Other areas along the estuary with a high population density would also be strongly affected. The impact of the tide on the extent of tsunami inundation is discussed, due to the large amplitude range of the tide in Lisbon, and compared with the historical descriptions of the 1755 event. The results presented here can be used to identify the potential tsunami inundation areas in Lisbon; this identification comprises a key element of the Portuguese tsunami emergency management system.

Colour filtering in a-SiC : H based p-i-n-p-i-n cells: A trade-off between bias polarity and absorption regions

A large area colour imager optically addressed is presented. The colour imager consists of a thin wide band gap p-i-n a-SiC:H filtering element deposited on the top of a thick large area a-SiC:H(-p)/a-Si:H(-i)/a-SiC:H(-n) image sensor, which reveals itself an intrinsic colour filter. In order to tune the external applied voltage for full colour discrimination the photocurrent generated by a modulated red light is measured under different optical and electrical bias. Results reveal that the integrated device behaves itself as an imager and a filter giving information not only on the position where the optical image is absorbed but also on it wavelength and intensity. The amplitude and sign of the image signals are electrically tuneable. In a wide range of incident fluxes and under reverse bias, the red and blue image signals are opposite in sign and the green signal is suppressed allowing blue and red colour recognition. The green information is obtained under forward bias, where the blue signal goes down to zero and the red and green remain constant. Combining the information obtained at this two applied voltages a RGB colour image picture can be acquired without the need of the usual colour filters or pixel architecture. A numerical simulation supports the colour filter analysis.

Optimização energética dos fornos de uma indústria do sector cerâmico

Mestrado em Engenharia Química