Características físico-químicas, propriedades funcionais e perfil de compostos fenólicos de 17 variedades de maçãs portuguesas

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Qualidade Alimentar

Construção e caracterização de um transformador de 562,5 VA com núcleo de ferro amorfo

Nos sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia, os transformadores de potência são um dos componentes mais comuns e importantes. Deste modo, o desempenho dos transformadores é fundamental para a eficiência global dos sistemas. Para optimizar a eficiência dos transformadores, a escolha do material ferromagnético a usar para a construção do núcleo, é um factor muito importante. Por exemplo, o uso de um material ferromagnético amorfo no núcleo de um transformador, em vez de aço silício, reduz as perdas magnéticas totais do dispositivo. Outra possível solução para aumentar a eficiência dos sistemas de distribuição de energia, é a instalação de transformadores supercondutores de alta temperatura (SAT), normalmente arrefecidos em azoto líquido a 77 K. Deste modo, um transformador de 562,5 VA com núcleo de ferro amorfo foi projectado e construído e as suas propriedades magnéticas mais importantes foram medidas à temperatura ambiente, e à temperatura criogénica para deste modo contribuir para uma melhoria da eficiência dos transformadores supercondutores. De seguida, foram comparadas com as propriedades magnéticas de um transformador com núcleo de aço silício de grão orientado. As perdas magnéticas totais do material amorfo à temperatura ambiente e criogénica, os parâmetros do esquema equivalente de Steinmetz e a impedância de curto-circuito são apresentadas e discutidas. Foi também caracterizado o comportamento do transformador em carga determinando, por exemplo, o rendimento e a regulação da tensão em função da carga do transformador. Aspectos de construção do transformador são também abordados.

Identificação dos serviços dos ecossistemas e quantificação do armazenamento e sequestro do carbono na Arrábida utilizando SIG

Os serviços dos ecossistemas são os benefícios que os seres humanos retiram dos ecossistemas, sendo que o seu estudo permite analisar e quantificar a importância que estes têm para o bem-estar humano, auxiliando também à gestão sustentável desses serviços. Zonas protegidas como o Parque Natural da Arrábida contêm ecossistemas naturais ou seminaturais que estão associados a diferentes serviços de ecossistemas, estas zonas constatam-se ser de extrema relevância no que diz respeito à produção e manutenção dos serviços. O presente trabalho tem como objetivo o estudo dos serviços dos ecossistemas do PNA, pretendendo-se identificar, quantificar, e avaliar economicamente o serviço do ecossistema armazenamento e sequestro do carbono utilizando o programa ArcGIS para criar o Sistema de Informação Geográfica (SIG) e também usando as ferramentas de modelação do InVEST. Realizou-se uma revisão de literatura esclarecendo o conceito de serviços dos ecossistemas, clarificando o armazenamento e sequestro de carbono como serviço e a ferramenta de modelação. A modelação do carbono armazenado foi realizada a partir de mapas de ocupação do solo e uma pesquisa bibliográfica dos quatro reservatórios de carbono: Biomassa acima e abaixo do solo, carbono orgânico no solo e matéria orgânica na manta morta. Os mapas de ocupação do solo foram construídos a partir do processamento e interpretação de fotografias aéreas de 3 anos 1967, 1978 e 2010. As conclusões que se retiram, do presente trabalho, é que das classes de ocupação do solo definidas, a que mais contribui para o armazenamento e sequestro do carbono é a classe dos matos, representando a maior percentagem de área ocupada, seguida das classes Florestas e Matas. Houve um aumento do armazenamento do carbono ao longo do tempo. Verifica-se que a área de estudo poderá contribuir numa ordem de grandeza dos milhões de euros, considerando o CELE, o que se constata ser uma informação relevante, uma vez que esse valor poderá ser investido em medidas de melhoria da conservação da serra com o objetivo de criar ainda mais benefícios ao nível ecológico, económico e social da zona.

Janelas inteligentes com efeito de memória

Neste trabalho foi desenvolvido um controlador electrónico de potência capaz de actuar sobre a janela inteligente por forma a permitir a transição do estado opaco para o estado transparente. O controlador foi desenhado com o propósito de ser o único elemento necessário para o funcionamento das janelas inteligentes, evitando assim a utilização de uma parafernália de equipamentos isolados, ligados entre si, para executarem o mesmo propósito. A topologia utilizada para criar este controlador baseou-se num módulo rectificador AC/DC, seguido por um módulo Buck e terminado por um inversor do tipo Boost. Esta topologia permitiu que se alcançasse uma grande amplitude de tensões á saída, as quais variam entre os 0V e os 600V, necessárias para o desenvolvimento das janelas inteligentes. Esta solução foi pensada por forma a permitir, no futuro, o desenvolvimento de um controlador capaz de fazer a transição do estado transparente para opaco e a ligação ao software laboratorial LabView para recolha de dados e interpretação dos mesmos.

Métodos inovadores para a bio-secagem do CDR produzido na linha de processo da unidade de Tratamento Mecânico e Biológico (TMB) – Caso de estudo na VALNOR SA

A presente dissertação foca-se em métodos inovadores para a bio-secagem do Combustível Derivado de Resíduos (CDR) produzido na linha de Tratamento Mecânico de Biológico (TMB), na VALNOR SA. O CDR representa 25 a 35% dos resíduos indiferenciados tratados numa unidade de TMB e que resulta do refugo e rejeitados retirados na linha de triagem mecânica e no processo de afinação do composto orgânico. O CDR pode ser utilizado como combustível alternativo ao combustível fóssil em centrais de co-geração e/ou cimenteiras. No caso da indústria cimenteira, a secagem do CDR é fundamental (a humidade média é de 40 a 50% e, terá de se reduzir para 20% ou inferior) de modo a aumentar o seu Poder Calorífico Inferior (PCI), para maior eficiência energética no processo produtivo nos fornos do clínquer e dar cumprimento à redução de utilização dos combustíveis fósseis que a União Europeia pretende. Com este trabalho, contribuiu-se com mais um passo no sentido de se viabilizarem as melhores opções técnico-ambientais e económicas para se cumprirem os objetivos prioritários no domínio da valorização dos resíduos passando a ser um recurso ou produto. Com efeito a substituição do combustível fóssil por um combustível alternativo do tipo do CDR não só se traduz em benefícios ambientais, nomeadamente a redução de deposição em aterro, a redução das emissões de Gases com Efeito de Estufa (GEE) e o cumprimento dos objetivos e metas do Plano Estratégico para os Resíduos Sólidos Urbanos (PERSU) 2020, como também enquadra evidentes vantagens económicas enquanto recurso alternativo e minimiza o valor do instrumento financeiro da Taxa de Gestão de Resíduos (TGR) que se prevê aumentar significativamente até 2020 no que respeita à deposição de resíduos/refugos/rejeitados em aterro.

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.

A prática pedagógica na formação inicial de educadores e professores no contexto de Bolonha: um estudo de caso

O presente estudo, centrado no campo de pesquisa sobre a formação inicial de educadores e professores, teve como objetivo central refletir sobre os processos da prática pedagógica que a caraterizam como componente formativa, e os seus contributos na formação inicial de educadores e professores no contexto do Processo de Bolonha. Para cumprir este objetivo recorremos, no plano teórico, aos contributos das orientações concetuais de formação de educadores e professores sustentadas nas abordagens reflexivas sobre a prática. No plano empírico optámos por uma abordagem interpretativa do fenómeno em estudo. Quanto ao método de investigação, decidimo-nos pelo método de estudo de caso. Esta pesquisa desenvolveu-se numa Escola Superior de Educação, do ensino particular e cooperativo, da zona da Grande Lisboa. Participaram neste estudo quarenta e dois estudantes do Mestrado de Educação Pré-escolar e Ensino do 1.º ciclo do Ensino Básico, e nove orientadores da prática pedagógica: três orientadores institucionais e seis orientadores cooperantes. Como suporte metodológico utilizámos o questionário aos estudantes e a entrevista semiestruturada aos orientadores. A análise e interpretação dos dados permitiram o cruzamento de perspetivas dos orientadores e dos estudantes sobre a componente da prática pedagógica no contexto das alterações resultantes da implementação do Processo de Bolonha. Os resultados obtidos clamam a nossa atenção para questões relacionadas com o plano curricular do curso de formação inicial e questões relacionadas com o apoio e acompanhamento do processo da prática pedagógica. As principais conclusões desta investigação revelaram a necessidade de maior articulação do currículo formativo com contexto real, salientando a necessidade de uma relação interinstitucional entre instituição formadora e instituição cooperante; a necessidade do reconhecimento do estatuto pedagógico, curricular, orgânico, social, moral e deontológico desta componente no cômputo geral da formação, e do seu valor educativo, ao ser concebida como projeto transdisciplinar integrador dos saberes necessários ao exercício da profissão docente.

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.

Design e fabrico de novos eléctrodos impressos em papel para desenvolvimento de biossensores enzimáticos com aplicações biomédicas

Num mundo em crescente evolução é necessário tentar melhorar as condições de saúde global. Um factor importante para a prevenção e tratamento de doenças é o seu correcto diagnóstico. Uma vez que nem todos os países têm a mesma capacidade económica, existe a necessidade de se criar testes rápidos e baratos que possam ser acessíveis no mundo inteiro. Os point-of-care tests, como é o caso dos biossensores de glucose vastamente utilizados na monitorização da diabetes, apresentam uma solução para este problema. Os biossensores impressos em papel, em particular, são uma ferramenta que pode vir a ser muito útil na construção destes testes rápidos tornando-os mais “amigos do ambiente” e reduzindo os seus custos. O objectivo deste trabalho foi desenvolver biossensores enzimáticos, de segunda geração, impressos em papel e baseados na enzima glucose oxidase, para a detecção da glucose. Inicialmente foi feito um estudo de possíveis mediadores a utilizar, tendo-se escolhido o ferroceno por apresentar um limite de detecção adequado, ter apresentado um valor de potencial de redução relativamente baixo, 0.232 V vs pseudo ref. Ag/AgCl, ser um composto fácil de obter e com custos reduzidos. Os dispositivos baseiam-se em canais microfluídicos, eléctrodos e ligações eléctricas fabricadas em substrato de papel, utilizando as técnicas de impressão a cera, screen printing e inkjet printing. O circuito constituinte destes dispositivos foi feito recorrendo a tintas condutoras, sendo que, à tinta utilizada para o eléctrodo de trabalho foi incorporado o ferroceno. Sobre o eléctrodo de trabalho foi impressa glucose oxidase, utilizando a técnica de inkjet printing. Os eléctrodos fabricados apresentaram resposta à glucose, muito embora com baixa reprodutibilidade, podendo esta ser causada pela falta de controlo na preparação dos mesmos (manufactura manual e variabilidade da viscosidade da pasta usada no eléctrodo de trabalho). A técnica de inkjet printing em enzimas é ainda muito recente, existindo ainda alguns aspectos, como o seu efeito na actividade da enzima, que não foram avaliados neste projecto, mas que no futuro deverão ser estudados. Podemos concluir que, os eléctrodos deram uma resposta electroquímica consistente à adição de glucose, 8 mM- 30 mM, sendo que os mesmos foram reconhecidos no glucómetro comercial TRUETrackTM blood glucometer; no entanto, os valores de corrente dos dispositivos estavam abaixo do limite de detecção do instrumento.

Estudo das forças electrodinâmicas desenvolvidas em limitadores de corrente supercondutores

A crescente dependência da energia eléctrica tem proporcionado o desenvolvimento do actual sistema energético, garantindo a continuação da produção e distribuição da electricidade, mantendo sempre um adequado balanço na relação qualidade/preço. Este sistema encontra-se explorando novas fontes de energias, de caracter renováveis, elevando assim a complexidade da rede energética e a probabilidade de ocorrerem falhas devido a correntes de curto-circuito (CC). Como alternativas para resolver ou prevenir os problemas que advêm das correntes de CC, encontram-se disponíveis dispositivos frequentemente utilizados na limitação das correntes na rede, mas que têm custos importantes associados à substituição e/ou manutenção dos equipamentos. Novas tecnologias que utilizam supercondutividade como principal componente, têm apresentado desempenhos satisfatórios, nomeadamente os limitadores de corrente supercondutores, os quais têm como característica particular, serem invisíveis à rede em funcionamento normal e apresentar elevada impedância em situação de falha, assim como menores tempos de recuperação. De forma a contribuir para a optimização destes limitadores, é importante identificar e caracterizar os esforços mecânicos aos quais se encontram sujeitos em situações de falha, nomeadamente os seus enrolamentos. Neste trabalho de dissertação, estudam-se e simulam-se os principais esforços electrodinâmicos em transformadores e, principalmente, nos enrolamentos de alguns limitadores de corrente supercondutores.

Desenvolvimento de um modelo computacional para simulação de limitadores de corrente supercondutores indutivos

As redes do sistema de energia elétrica formam uma infraestrutura determinante para a qualidade da energia fornecida. À medida que os níveis de falha de corrente aumentam, surge um risco crescente de que tais falhas excedam a capacidade de proteção dos dispositivos energéticos, expondo as redes a danos muito dispendiosos. A tecnologia dos materiais supercondutores de alta temperatura possibilitou a criação de uma nova gama de limitadores de corrente, cujas características são consideravelmente vantajosas face aos dispositivos convencionais. Apesar da necessidade de um sistema criogénico, estes dispositivos operam de forma passiva, limitando eficazmente os picos de corrente e sem a interrupção do fornecimento de energia. Com este trabalho pretende-se desenvolver um modelo computacional, em Simulink, adequado à simulação de limitadores de corrente supercondutores do tipo indutivo (LCSi) de blindagem magnética, que possam ser utilizados na simulação de diferentes tipos de redes (com distintas cargas e fontes).

Impacto directo dos custos com ECMO no total de custos da UCI no tratamento de doentes com insuficiência respiratória aguda grave

RESUMO - Contexto: Os custos associados ao ECMO (Extracorporeal Membrane Oxygenation) não estão tão amplamente divulgados como os resultados sobre a sua efectividade. A identificação dos custos e dos cost-drivers do ECMO representam informação crucial quer para os clínicos, quer para os administradores hospitalares e, por isso, é profícuo conhecer o impacto desta terapêutica nos custos totais incorridos nas UCI. Objectivos: Analisar o impacto do ECMO no total de custos imputados a doentes com insuficiência respiratória aguda grave internados nas Unidades de Cuidados Intensivos do CHSJ. Metodologia: Desenvolveu-se uma análise de custos retrospectiva onde se consideraram os custos directos médicos associados ao internamento de 33 doentes no CHSJ com insuficiência respiratória aguda grave entre Dezembro de 2009 e Janeiro de 2012. Foram incluídos custos com material de consumo clínico (MCC), recursos humanos (RH), medicamentos, meios complementares de diagnóstico e terapêutica (MCDT) e técnicas de suporte da função renal (TSFR). Foram aplicadas quer a abordagem de análise de custos botoom-up, quer a top-down. Coligiram-se custos consultando diferentes bases de dados, nomeadamente, o processo clínico de cada doente e o SONHO. A sua valorização foi possível consultando a base de dados da farmácia/logística hospitalar do CHSJ, dados estatísticos da unidade de planeamento e controlo de gestão da UAG-UCI e consultando um estudo interno realizado no CHSJ de custeio baseado nas actividades associadas aos MCDT. Resultados: Obteve-se um custo médio por doente internado na UCI e tratado com ECMO de 56.872€ e um custo médio por dia de internamento em UCI de 1.278€. O custo médio por dia de internamento excluindo os custos exclusivos ao ECMO foi de 1.169€, verificando-se, assim, que a consideração do ECMO no processo terapêutico acresceu por dia de internamento 110€. O impacto do ECMO no total de custos em UCI foi de 10%, sendo o material de consumo clínico exclusivo ao circuito ECMO a rubrica com maior peso no total de custos exclusivos ao ECMO (aproximadamente 81%).

Deteção e diagnóstico de falhas em sistemas de acionamento com máquinas de indução hexafásicas

A automatização dos processos industriais, onde os acionamentos eletromecânicos representam a sua principal componente, levou à necessidade destes equipamentos funcionarem de forma ininterrupta. No entanto, nenhum acionamento está isento da ocorrência de uma falha, ou de uma combinação de falhas simultâneas, resultando num deficiente funcionamento ou mesmo na sua paragem. Neste contexto, a máquina de indução hexafásica apresenta-se especialmente indicada, pelas vantagens que o aumento do número de fases possibilita, para sistemas que requerem uma elevada disponibilidade. O trabalho apresentado nesta dissertação tem como objetivo principal o estudo da deteção e diagnóstico de falhas num acionamento baseado em máquina de indução hexafásica. A metodologia adotada no trabalho baseia-se no desenvolvimento de um modelo matemático adequado à simulação e análise do funcionamento da máquina hexafásica, em modo normal e com falha, e no desenvolvimento de estratégias/métodos de deteção e diagnóstico de falhas, quer para a máquina de indução hexafásica quer para o respetivo inversor. Os métodos propostos são baseados na análise de padrões das correntes de fases. Deste trabalho resultou ainda a implementação de um protótipo laboratorial de acionamento hexafásico. Os resultados obtidos por simulação e provenientes dos ensaios experimentais permitem validar o modelo proposto para a máquina de indução hexafásica, em modo normal e com falha, assim como os métodos de deteção e diagnóstico de falhas propostos. É ainda analisada a capacidade de funcionamento do acionamento desenvolvido em modo de falha

Validação de técnicas de limpeza de equipamentos na industria farmacêutica

A indústria farmacêutica é uma indústria de grande dimensão e que exige a maior qualidade possível. No grupo AtralCipan, essa exigência não é esquecida e por isso se tem um enorme cuidado ao nível da limpeza dos equipamentos por forma a impedir contaminações cruzadas. Os Laboratórios Atral têm vindo ao longo dos anos a realizar validações de limpeza com o objetivo de mostrar e verificar que realmente as limpezas efetuadas aos equipamentos e respetivas salas são eficazes, não comprometendo nenhuma produção. A presente dissertação visa na validação de limpeza dos equipamentos do setor das formas sólidas orais cefalosporínas. O trabalho desenvolvido iniciou-se com a seleção dos produtos pior-caso do setor através de uma análise de risco. Posteriormente, analisou-se cada equipamento presente no setor (câmara de pesagem, tamisador, misturador bicónico, compactadora, máquina de comprimir e despoeirador, bacias de revestimento e máquina de blisterar) para identificação dos pontos críticos de limpeza dos mesmos. Com base nas áreas dos equipamentos e posologia dos produtos, calculou-se o limite analítico para cada produto pior-caso e validou-se o método analítico por HPLC para cada um. Os resultados destas duas validações foram favoráveis, revelando que a pesquisa de resíduos de substância ativa através de HPLC é um método adequado e que pode ser utilizado. O passo seguinte deste processo recai nas amostragens a efetuar a cada equipamento consoante os pontos críticos identificados. As amostragens efetuadas incidiram sobre a pesquisa de carbono orgânico total, determinação de atividade microbiológica e determinação de resíduos de substância ativa. No geral obtiveram-se bons resultados, verificando-se que todas as amostragens obtiveram resultados inferiores aos limites estipulados, existindo um desvio para o misturador bicónico ao nível da pesquisa de carbono orgânico total e dois desvios na determinação de atividade microbiana na compactadora e máquina de blisterar. O trabalho desenvolvido forneceu informações importantes à empresa, demostrando que o modo de limpeza dos seus equipamentos é apropriado, prevenindo futuras contaminações cruzadas entre os diversos medicamentos fabricados.

Paradigmas construtivos da máquina elétrica de relutância comutada: aplicação em regime de baixas velocidades. Aproveitamentos de energias renováveis

A máquina elétrica de relutância comutada (MERC) é, inerentemente, um conversor eletromecânico de velocidade variável, facilmente controlado através dos instantes de excitação e desexcitação do circuito magnético partilhado pelas fases. A sua robustez e simplicidade construtiva (só enrolamentos concentrados no estator), flexibilidade de controlo, bom rendimento numa gama alargada de velocidades, a sua fiabilidade e tolerância a defeitos fazem desta máquina uma opção válida para sistemas de conversão de energia caraterizados por baixas velocidades. A tendência crescente de instalar turbinas eólicas em offshore, para além dos desafios económicos e tecnológicos que levanta, torna a fiabilidade e a tolerância a defeitos, requisitos de vital importância. Neste contexto, a potencial aplicação da MERC a geradores eólicos sem recurso a caixa de velocidades, já que esta penaliza o custo, o volume e a fiabilidade do sistema, serviu de motivação a este trabalho. Nesta dissertação apresentam-se, numa perspetiva comparativa, diferentes paradigmas construtivos da MERC para o funcionamento gerador em regime de baixas velocidades, caraterístico dos aproveitamentos de energias renováveis. Para o efeito, formularam-se leis de escala apropriadas a análises dimensionais de topologias diferenciadas pelas caraterísticas dos circuitos elétrico e magnético e do seu posicionamento relativo. Estes modelos de escala permitiram introduzir constrangimentos físicos e dos materiais que condicionam o projeto da máquina, como a saturação magnética e limites de temperatura. Das análises dimensionais e validação com elementos finitos, elegeu-se uma estrutura magnética modular com caminhos de fluxo curtos que foi comparada com um protótipo de MERC regular, previsto para equipar um gerador eólico. Quando comparadas as duas topologias, assumindo dimensões idênticas, a modular apresentou um significativo ganho de potência específica mantendo bons níveis de rendimento. Pretende-se assim alargar a discussão do projeto das MERC, geralmente confinado a topologias regulares, a um contexto mais abrangente que inclua novos paradigmas construtivos.