Análise e optimização global de uma linha de extrusão

Os objectivos principais deste estudo são a caracterização de uma das linhas de extrusão existentes na Cabelte, nomeadamente a linha de extrusão de referência EP5, composta por duas extrusoras. Pretende-se fazer a determinação de indicadores energéticos e de processo e a optimização do consumo energético, no que diz respeito à energia consumida e às perdas térmicas relativas a esta linha. Para fazer a monitorização da linha de extrusão EP5 foi colocado no quadro geral dessa linha um equipamento central de medida de forma a ser possível a sua monitorização. No entanto, para a extrusora auxiliar as medições foram efectuadas com uma pinça amperimétrica e um fasímetro. Foram também efectuados ensaios onde foi avaliada a quantidade de material transformada, para isso foi utilizado um equipamento de pesagem, doseador gravimétrico aplicado nas extrusoras. As medições de temperatura para os cálculos das perdas térmicas da extrusora principal e para a caracterização dos materiais plásticos, foram efectuadas utilizando um termómetro digital. Foram efectuados ensaios de débito às extrusoras auxiliar e principal e foi estudada a variação do factor de potência em função da rotação do fuso. Na perspectiva do utilizador final a optimização para a utilização racional de energia está na redução de encargos da factura de energia eléctrica. Essa factura não depende só da quantidade mas também do modo temporal como se utiliza essa energia, principalmente a energia eléctrica, bastante dependente do período em que é consumida. Uma metodologia diferente no planeamento da produção, contemplando o fabrico dos cabos com maior custo específico nas horas de menor custo energético, implicaria uma redução dos custos específicos de 18,7% para o horário de verão e de 20,4% para o horário de inverno. Os materiais de revestimento utilizados (PE e PVC), influenciam directamente os custos energéticos, uma vez que o polietileno (PE) apresenta sempre valores de entalpia superiores (0,317 kWh/kg e 0,281 kWh/kg)) e necessita de temperaturas de trabalho mais elevadas do que o policloreto de vinilo (PVC) (0,141 kWh/kg e 0,124 kWh/kg). O consumo específico tendencialmente diminui à medida que aumenta a rotação do fuso, até se atingir o valor de rotação óptimo, a partir do qual esta tendência se inverte. O cosφ para as duas extrusoras em estudo, aumenta sempre com o aumento de rotação do fuso. Este estudo permitiu avaliar as condições óptimas no processo de revestimento dos cabos, de forma a minimizarmos os consumos energéticos. A redução de toda a espécie de desperdícios (sobre consumos, desperdício em purgas) é uma prioridade de gestão que alia também a eficácia à eficiência, e constitui uma ferramenta fundamental para assegurar o futuro da empresa. O valor médio lido para o factor de potência (0,38) da linha EP5, valor extremamente baixo e que vem associado à energia reactiva, além do factor económico que lhe está inerente, condiciona futuras ampliações. A forma de se corrigir o factor de potência é instalando uma bateria de condensadores de 500 kVAr. Considerando o novo sistema tarifário aplicado à energia reactiva, vamos ter um ganho de 36167,4 Euro/ano e o período de retorno de investimento é de 0,37 ano (4,5 meses). Esta medida implica também uma redução anual na quantidade de CO2 emitida de 6,5%. A quantificação das perdas térmicas é importante, pois só desta forma se podem definir modos de actuação de forma a aumentar a eficiência energética. Se não existir conhecimento profundo dos processos e metodologias correctas, não podem existir soluções eficientes, logo é importante medir antes de avançar com qualquer medida de gestão.

Projeto e construção de subestações

Relatório de Estágio para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Recuperação parcial da água de lavagem dos filtros utilizados no tratamento da água de piscinas de uso público

Mestrado em Engenharia Química. Ramo optimização energética na indústria química

Electron and photon induced processes in SF5CF3

The photo-absorption cross section of trifluoromethyl sulphur pentafluoride, SF5CF3 has been measured using synchrotron radiation in the range of 4–11 eV (310 nm > l > 110 nm) and comparison made with electron energy loss spectroscopy (EELS). The measured VUV cross sections are used to derive the photolysis rate of SF5CF3 in the terrestrial atmosphere. It is estimated that the lifetime for this molecule is the order of a 1000 years and the calculated global warming potential (GWP) is found to be between 17000 and 18100, making it one of the most potent global warming gases in the terrestrial atmosphere.

Optimizing the embedded heaters position in the pultrusion process using finite element analysis

This study is based on a previous experimental work in which embedded cylindrical heaters were applied to a pultrusion machine die, and resultant energetic performance compared with that achieved with the former heating system based on planar resistances. The previous work allowed to conclude that the use of embedded resistances enhances significantly the energetic performance of pultrusion process, leading to 57% decrease of energy consumption. However, the aforementioned study was developed with basis on an existing pultrusion die, which only allowed a single relative position for the heaters. In the present work, new relative positions for the heaters were investigated in order to optimize heat distribution process and energy consumption. Finite Elements Analysis was applied as an efficient tool to identify the best relative position of the heaters into the die, taking into account the usual parameters involved in the process and the control system already tested in the previous study. The analysis was firstly developed with basis on eight cylindrical heaters located in four different location plans. In a second phase, in order to refine the results, a new approach was adopted using sixteen heaters with the same total power. Final results allow to conclude that the correct positioning of the heaters can contribute to about 10% of energy consumption reduction, decreasing the production costs and leading to a better eco-efficiency of pultrusion process.

Consumption Management of Air Conditioning Devices for the Participation in Demand Response Programs

Demand Response has been taking over the years an extreme importance. There’s a lot of demand response programs, one of them proposed in this paper, using air conditioners that could increase the power quality and decrease the spent money in many ways like: infrastructures and customers energy bill reduction. This paper proposes a method and a study on how air conditioners could integrate demand response programs. The proposed method has been modelled as an energy resources management optimization problem. This paper presents two case studies, the first one with all costumers participating and second one with some of costumers. The results obtained for both case studies have been analyzed.

Impacto das medidas de conservação de energia em projeto na redução da intensidade de utilização de matérias-primas na construção de um edifício

O presente trabalho pretende mostrar que a aplicação de medidas de conservação de energia (MCE) pode representar uma redução da intensidade de utilização de matérias-primas na construção de um edifício. Mais concretamente, pode representar uma redução da utilização de materiais e equipamentos, e como consequência, uma redução no esforço económico ao primeiro investimento. Podendo posteriormente representar uma redução na utilização de energia durante o período de funcionamento do edifício. A aplicação de MCE no sector da construção tem vindo a ser uma prática corrente nos novos edifícios e edifícios sujeitos a grandes intervenções de reabilitação. Esta prática deve-se à obrigatoriedade de cumprimento de requisitos regulamentares aplicados à otimização do desempenho energético dos edifícios e dos seus sistemas técnicos, nomeadamente, o RCCTE e o RSECE, entretanto revogados pelo REH e pelo RECS, respetivamente. A implementação de MCE apresenta, na maioria dos casos, benefícios económicos para o promotor do edifício, uma vez que se traduz muitas vezes, na otimização do dimensionamento dos sistemas de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC). Esta otimização permite reduzir os custos associados ao primeiro investimento, bem como na utilização de energia por parte do utilizador, logo na redução dos custos de exploração. No entanto, a falta de quantificação dos impactos do dimensionamento dos sistemas AVAC, da redução de utilização de energia e da análise do custo-benefício da sua aplicação pode condicionar o interesse na sua implementação. Neste contexto, surge a presente dissertação, por iniciativa do Instituto Soldadura e Qualidade (ISQ), aplicado a um caso prático de um edifício já construído e propriedade daquela empresa. Com este trabalho pretende-se avaliar o contributo efetivo das MCE implementadas na fase de projeto e na fase de construção, quer na otimização da dimensão de sistemas e equipamentos AVAC, por via da redução das necessidades energéticas, quer na redução de utilização de energia, permitindo, de seguida, uma avaliação custo-benefício.Na base do caso de estudo está o ECOTERMOLAB, o edifício acima referido, adquirido pelo ISQ para instalação de um laboratório de formação, investigação e desenvolvimento na área da energia. Após aquisição pelo ISQ, o edifício sofreu várias alterações/beneficiações, entre as quais a implementação de MCE, tais como, a aplicação de isolamento térmico na envolvente opaca (paredes, pavimentos e coberturas), duplicação dos vãos envidraçados simples, conferindo-lhes melhores caraterísticas térmicas, e pela aplicação de proteções solar. Foram ainda adotadas MCE aos sistemas AVAC, designadamente, pela adoção de recuperadores de calor nas Unidades de Tratamento de Ar Novo (UTAN’s) e de variadores de velocidade nas bombas de circulação de água e nos ventiladores de ar das UTAN’s. Pretendia o ISQ concluir se a aplicação de todas as MCE contribuiu de forma efetiva para o dimensionamento de sistemas e equipamentos AVAC de menor capacidade e, consequentemente, numa redução de utilização de energia. Em sequência, pretendia avaliar a viabilidade económica da aplicação de todas as MCE, estimando o sobrecusto inicial e o tempo necessário para o retorno financeiro daquele investimento. Para alcançar os objetivos propostos, procedeu-se à simulação energética dinâmica do ECOTERMOLAB, utilizando o programa EnergyPlus. Primeiro foi simulada uma situação base do edifício, sem quaisquer MCE. Posteriormente foi caraterizada cada uma das situações de aplicação das MCE, com o objetivo de avaliar o respetivo impacto individual na utilização de energia pelos sistemas AVAC. Por último foram assumidas todas as soluções em conjunto para avaliar o impacto final de todas as MCE na utilização de energia dos sistemas AVAC, bem como no seu dimensionamento. Das simulações dinâmicas foram obtidos os valores das necessidades de aquecimento e arrefecimento, de energia utilizada pelos sistemas AVAC e de caudais de água aquecida e arrefecida circulada. Com estes valores foi feita uma estimativa de dimensionamento dos equipamentos e componentes AVAC para as situações da aplicação de todas as MCE no ECOTERMOLAB e a sua ausência. A partir da diferença dos custos de aquisição dos respetivos equipamentos e dos valores de poupança em energia foi realizado o estudo da viabilidade económica da implementação das MCE neste edifício. Este estudo permitiu concluir que a aplicação das MCE no ECOTERMOLAB levou à redução da dimensão na generalidade dos equipamentos e componentes AVAC. Permitiu, ainda, concluir que houve uma diminuição de utilização de energia por parte destes sistemas e equipamentos para o aquecimento e arrefecimento. Conclui-se ainda que o período de retorno (Payback) do sobrecusto inicial, estimado em 37.822€ é de, aproximadamente, onze anos e meio, para um valor atual líquido (VAL) de 8.061€ e à taxa interna de rentabilidade (TIR) de 7,03%.

Evaluation of efficacy, reliability, and tolerability of sibutramine in obese patients, with an echocardiographic study

This is a double-blind, placebo-controlled study of the efficacy, safety, and tolerability of sibutramine in the management of obese patients for a 6-month period. METHOD: Sixty-one obese patients (BMI >30, <40 kg/m2), aged 18-65 years were evaluated. In the first phase of the study (30 days), the patients were given a placebo. We monitored compliance with a low-calorie diet (1200 kcal/day) and to the placebo. In the next stage, the double-blind phase (6 months), we compared placebo and sibutramine (10 mg/day). The criteria for evaluating efficacy were weight loss, reduction in body mass index (BMI), and abdominal and hip circumferences. Tolerability was assessed based on reported side effects, variation in arterial blood pressure and heart rate, metabolic profile (fasting glucose, total cholesterol and its fractions, and triglycerides), laboratory tests (renal and hepatic functions), and flow Doppler echocardiogram. RESULTS: We observed a greater weight loss (7.3 kg, 8% vs 2.6 kg, 2.8%) and a reduction in body mass index (7.4% vs 2.1%) in the sibutramine group than in the placebo group. Classifying the patients into 4 subgroups according to weight loss (weight gain, loss <5%, loss of 5% to 9.9%, and loss >10%), we observed a weight loss of >5% in 40% of the patients on sibutramine compared with 12.9% in the placebo group. We also detected weight gain in 45.2% of the placebo group compared to 20% in the sibutramine group. The sibutramine group showed improvement in HDL- cholesterol values (increased by 17%) and triglyceride values (decreased by 12.8%). This group also showed an increase in systolic blood pressure (6.7%, 5 mmHg). There were no changes in echocardiograms comparing the beginning and end of follow-up, and side effects did not lead to discontinuation of treatment. DISCUSSION: Sibutramine proved to be effective for weight loss providing an 8% loss of the initial weight. Compliance to prolonged treatment was good, and side effects did not result in discontinuation of treatment. These data confirmed the good efficacy, tolerability, and safety profiles of sibutramine for treatment of obesity.

Shining examples analysed within the EBC Annex 56 project

The International Energy Agency established an Implementing Agreement within the Energy in Buildings and Communities Program to undertake research and provide an international focus on Cost Effective Energy and Carbon Emissions Optimization in Building Renovation (EBC Annex 56). The project aims at developing a new methodology to enable cost effective renovation of existing buildings while optimizing energy consumption and carbon emissions reduction. Gathering of case studies is one of the activities undertaken to reach the overall project. Of the case studies a selection of â Shining Examplesâ is made to encourage decision makers to promote efficient and cost effective renovations. This paper presents the results of the analyses made on the Shining Examples.

Optical properties of zirconium oxynitride films: the effect of composition, electronic and crystalline structures

tThis work is devoted to the investigation of zirconium oxynitride (ZrOxNy) films with varied opticalresponses prompted by the variations in their compositional and structural properties. The films wereprepared by dc reactive magnetron sputtering of Zr, using Ar and a reactive gas mixture of N2+ O2(17:3).The colour of the films changed from metallic-like, very bright yellow-pale and golden yellow, for low gasflows to red-brownish for intermediate gas flows. Associated to this colour change there was a significantdecrease of brightness. With further increase of the reactive gas flow, the colour of the samples changedfrom red-brownish to dark blue or even to interference colourations. The variations in composition dis-closed the existence of four different zones, which were found to be closely related with the variationsin the crystalline structure. XRD analysis revealed the change from a B1 NaCl face-centred cubic zirco-nium nitride-type phase for films prepared with low reactive gas flows, towards a poorly crystallizedover-stoichiometric nitride phase, which may be similar to that of Zr3N4with some probable oxygeninclusions within nitrogen positions, for films prepared with intermediate reactive gas flows. For highreactive gas flows, the films developed an oxynitride-type phase, similar to that of -Zr2ON2with someoxygen atoms occupying some of the nitrogen positions, evolving to a ZrO2monoclinic type structurewithin the zone where films were prepared with relatively high reactive gas flows. The analysis carriedout by reflected electron energy loss spectroscopy (REELS) revealed a continuous depopulation of thed-band and an opening of an energy gap between the valence band (2p) and the Fermi level close to 5 eV.The ZrN-based coatings (zone I and II) presented intrinsic colourations, with a decrease in brightness anda colour change from bright yellow to golden yellow, red brownish and dark blue. Associated to thesechanges, there was also a shift of the reflectivity minimum to lower energies, with the increase of thenon-metallic content. The samples lying in the two last zones (zone III, oxynitride and zone IV, oxide films)revealed a typical semi-transparent-optical behaviour showing interference-like colourations only dueto the complete depopulation of the d band at the Fermi level. The samples lying in these zones presentedalso an increase of the optical bandgap from 2 to 3.6 eV.

Análise custo-benefício da integração de painéis solares térmicos na reabilitação de um edifício

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Study of the influence of grain size and precipitates on the electromagnetic losses in different grades of non-oriented fully processed electrical steel

The study was performed in the installations of OCAS, a Steel Research Centre of ArcelorMittal. Taking M32 steel (3.25%Si+0.9%Al) as the basis chemical composition and three different thicknesses (0.35, 0.5 and 0.65mm), different annealing conditions (temperature and time) have been applied in the laboratory simulator at St. Chély, France. The aim was to link annealing parameters, grain size and energy loss. It was determined the optimum annealing parameters to reach the lowest power losses for three different grades of non-oriented fully processed electrical steel. In addition, M250-50 samples having different magnetic behaviour (high and low losses) but the same grain size and texture, have been analyzed in terms of TEM observations of their precipitates, in the University of Marseille. The results reveal that a high amount of medium and big precipitates (&10 nm) worsen the magnetic properties of the material. The small precipitates (&10nm) do not have a strong influence on the magnetic properties. The presence of precipitates can have a great influence on the power losses and further work is clearly necessary.

Aerodynamic drag modeling of alpine skiers performing giant slalom turns.

PURPOSE: Aerodynamic drag plays an important role in performance for athletes practicing sports that involve high-velocity motions. In giant slalom, the skier is continuously changing his/her body posture, and this affects the energy dissipated in aerodynamic drag. It is therefore important to quantify this energy to understand the dynamic behavior of the skier. The aims of this study were to model the aerodynamic drag of alpine skiers in giant slalom simulated conditions and to apply these models in a field experiment to estimate energy dissipated through aerodynamic drag. METHODS: The aerodynamic characteristics of 15 recreational male and female skiers were measured in a wind tunnel while holding nine different skiing-specific postures. The drag and the frontal area were recorded simultaneously for each posture. Four generalized and two individualized models of the drag coefficient were built, using different sets of parameters. These models were subsequently applied in a field study designed to compare the aerodynamic energy losses between a dynamic and a compact skiing technique. RESULTS: The generalized models estimated aerodynamic drag with an accuracy of between 11.00% and 14.28%, and the individualized models estimated aerodynamic drag with an accuracy between 4.52% and 5.30%. The individualized model used for the field study showed that using a dynamic technique led to 10% more aerodynamic drag energy loss than using a compact technique. DISCUSSION: The individualized models were capable of discriminating different techniques performed by advanced skiers and seemed more accurate than the generalized models. The models presented here offer a simple yet accurate method to estimate the aerodynamic drag acting upon alpine skiers while rapidly moving through the range of positions typical to turning technique.

Evidence for an organic origin of pedogenic calcitic nanofibres

Calcium carbonate nanofibres are found in numerous terrestrial environments, often associated with needle fibre calcite. This study attempts to mimic the natural system and generate comparable crystalline structures. A comparison of natural and synthesized nanofibre structures, using HRTEM as well as electron energy loss spectroscopy (EELS) and electron spectroscopic imaging (ESI), has demonstrated that this type of nanocrystal can result from precipitation on organic templates, most likely cellulose nanofibres. This study emphasizes the fundamental role of organic templates in the precipitation of calcium carbonate in vadose environments, even at the nanoscale.

Mechanical properties of cultured human airway smooth muscle cells from 0.05 to 0.4 Hz.

We investigated the rheological properties of living human airway smooth muscle cells in culture and monitored the changes in rheological properties induced by exogenous stimuli. We oscillated small magnetic microbeads bound specifically to integrin receptors and computed the storage modulus (G') and loss modulus (G") from the applied torque and the resulting rotational motion of the beads as determined from their remanent magnetic field. Under baseline conditions, G' increased weakly with frequency, whereas G" was independent of the frequency. The cell was predominantly elastic, with the ratio of G" to G' (defined as eta) being ~0.35 at all frequencies. G' and G" increased together after contractile activation and decreased together after deactivation, whereas eta remained unaltered in each case. Thus elastic and dissipative stresses were coupled during changes in contractile activation. G' and G" decreased with disruption of the actin fibers by cytochalasin D, but eta increased. These results imply that the mechanisms for frictional energy loss and elastic energy storage in the living cell are coupled and reside within the cytoskeleton.