Caracterização mecânica e térmica da borracha natural formulada e vulcanizada dos clones: GT 1, IAN 873, PB 235 e RRIM 600

Neste trabalho estudou-se o desempenho mecânico e térmico de compostos de borracha natural (Hevea brasiliensis) de 4 diferentes clones (GT 1, IAN 873, PB 235 e RRIM 600) cultivados no Estado de São Paulo, assim como de uma mistura destes clones e de uma borracha comercial, GEB-1. Estas borrachas foram formuladas e vulcanizadas com tempos de 5, 7 e 9 minutos. A caracterização foi realizada por calorimetria exploratória diferencial, termogravimetria, ensaios de resistência à tração, análise dinâmico-mecânica, medidas de dureza Shore A, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia na região do infravermelho. Os resultados permitiram concluir que o tempo de vulcanização e o tipo de clone não influenciaram na temperatura de transição vítrea (Tg) dos compostos. Os valores de Tg obtidos por DMA foram de cerca de -62 °C, e os resultados ensaios de dureza apresentaram valores próximos de 60 para todos os compostos estudados. Os ensaios de resistência à tração mostraram que o melhor desempenho mecânico foi obtido pelo clone RRIM 600. De acordo com os resultados obtidos neste trabalho, todos os clones atingiram as propriedades reportadas na literatura, podendo ser utilizados, em princípio, nas indústrias de artefatos de borracha separadamente ou na forma de mistura.

Estudo da decomposição térmica de propelente sólido compósito de baixa emissão de fumaça

The thermal decomposition of hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB)/ammonium nitrate (AN) based propellants, so called smokeless formulations, and raw materials were investigated by differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry (TG). The thermoanalytical profile of different components and of propellant were evaluated and the Arrhenius parameters for the thermal decomposition of the propellant sample were determined by the Ozawa method. The kinetic parameters of the thermal decomposition of propellant samples were determined by DSC measurements. The values obtained for activation energy (Ea) and pre-exponential factor were 163 kJ mol-1 and 1.94x10(6) min-1.

Caracterização de cálculos renais por análise térmica

Dez amostras de cálculos renais foram estudadas por Análise Elementar de CHN (EA), Espectroscopia de Absorção no Infravermelho (IV) e Difração de raios X pelo método de Pó (XRD). O comportamento térmico das amostras foi estudado por Termogravimetria/Termogravimetria Derivada (TG/DTG) e por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Os resultados de EA, Espectroscopia de Absorção IV e XRD mostraram a presença de estruvita [NH4Mg(PO4).6H2O], apatita, oxalato de cálcio monohidratado e oxalato de cálcio dihidratado. As curvas TG e DSC permitiram classificar as amostras em dois grupos diferentes: Grupo I mostrando comportamento térmico típico de estruvita e Grupo II apresentando um perfil termoanalítico característico de mistura de oxalatos.

Indicadores de qualidade do solo e determinação de níveis de degradação de pastagens

A utilização do solo no Brasil foi realizada de forma exploratória, com a conversão de sistemas naturais em sistemas agrícolas extrativistas. Grande parte das áreas de sistemas naturais deu lugar às áreas de cultivo, posteriormente sucedidas por pastagens, encontrando-se boa parte em elevado estágio de degradação. Diante do exposto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a sensibilidade de alguns atributos físicos, químicos, compartimentos da matéria orgânica e determinações de campo como indicadores de qualidade do solo estabelecendo relações entre os mesmos. O estudo foi desenvolvido no município de Governador Valadares-MG, para tal foram escolhidos níveis de pastagens progressivamente degradadas observadas visualmente (pastagem 1, pastagem 2, pastagem 3 e pastagem 4), duas áreas de capoeira em estágios de regeneração natural (capoeira 1 e capoeira 2) e mata (referência). O solo em estudo foi um Argissolo Vermelho, textura argilosa. As determinações dos indicadores físicos, químicos e compartimentos da matéria orgânica foram realizadas em quatro profundidades (0-5, 5-10, 10-20 e 20-40 cm). Foram realizadas também determinações de campo, todos os atributos foram determinados no terço médio de uma pedoforma convexa, em dois períodos, chuvoso e seco. Através dos atributos do solo utilizados como indicadores do solo, foi possível separar dois níveis de pastagens degradadas, baixa degradação (pastagem 1 e pastagem 2) e elevada degradação (pastagem 3 e pastagem 4). A melhor qualidade do solo foi observada na área de mata. Entre os atributos do solo utilizados como indicadores de qualidade do solo os mais sensíveis aos níveis de pastagens degradadas são os atributos químicos pH, Ca2+, Mg2+, Al3+, H+Al, saturação por bases (V), saturação por alumínio (m), seguidos pelos atributos físicos macroporosidade e porosidade total. Os compartimentos da matéria orgânica do solo, matéria orgânica particulada (MOP), matéria orgânica leve (MOL) e carbono solúvel em água (CSA) utilizados como indicadores de qualidade do solo são eficientes em diferenciar a qualidade do solo nas conversões de sistema, mata/pastagens e pastagens/capoeiras, não sendo sensível aos níveis de pastagens degradadas, o que sugere estudos futuros utilizado compartimentos mais sensíveis a pequenas variações. As determinações de campo espessura do horizonte “A”, profundidade do sistema radicular e taxa de cobertura do solo são sensíveis aos níveis de pastagens degradadas, e apresentam uma boa correlação com os indicadores de laboratório macroporosidade (Ma), matéria orgânica particulada (MOP), saturação por bases (V), saturação por alumínio (m) sugerindo assim a utilização dessas determinações como indicadores de qualidade do solo em pastagens degradadas, para o solo e a região estudados.

Tensão térmica e taxa de reação em um reator para gaseificação de biomassa do tipo concorrente

A conversão da energia química da biomassa em outras formas de energia pode ser processada de diversas maneiras. Dentre essas, encontra-se a gaseificação, que utiliza reatores para conversão da biomassa em gás combustível. Para o dimensionamento de um gaseificador e seus constituintes, vários fatores devem ser levados em consideração, desde as características do combustível até as reais necessidades de energia térmica liberada. Especificamente no dimensionamento da grelha, alguns índices servem de referência, como a tensão térmica e a taxa de reação. Este trabalho teve como objetivos determinar a taxa de reação e a tensão térmica de uma grelha plana utilizada em um gaseificador bem como comparar os valores obtidos com aqueles recomendados para o dimensionamento de grelhas em fornalhas. Foi utilizado um gaseificador de biomassa de fluxo concorrente de pequena escala, ao qual foi acoplada uma câmara para combustão do gás produzido. O combustível utilizado foi toretes de eucalipto, em pedaços com diâmetro de 4 a 8 cm e comprimento de 10 a 20 cm. Conclui-se que os índices de taxa de reação e tensão térmica encontrados podem ser utilizados como parâmetros para o dimensionamento de grelhas de gaseificadores de leito fixo.

Degradação do betão por fenómenos de carbonatação: consequências nas armaduras das edificações após anos 50 na cidade de Lisboa

A carbonatação e as suas consequências sobre o betão são do conhecimento do meio científico e técnico, e tem sido analisada há já algumas décadas. A perda do ambiente favorável criado pelo betão em torno das armaduras, provocada pela reacção do dióxido de carbono existente no ar com o hidróxido de cálcio do betão, é o início de um processo que conduz à degradação das estruturas de betão armado. Esta dissertação está estruturada em duas partes fundamentais. Na primeira parte ilustra-se o estado da arte ao desenvolver os temas, directa e indirectamente relacionados com o fenómeno da carbonatação e sua influência sobre as armaduras. Pretendeu-se envolver o conhecimento adquirido, nos temas que vão desde o fabrico do cimento até à sua hidratação, correlacionando as suas características e propriedades. Na segunda parte é analisado o caso de estudo relativo à cidade de Lisboa, pelo esforço de obter algum conhecimento, no que respeita ao fenómeno da carbonatação nas edificações e do respectivo impacto passados mais de 50 anos. Em face do actual estado da arte da edificação e da reabilitação no país, e concretamente na cidade Lisboa, considera-se com sentido de oportunidade o tema desenvolvido. É deste modo possibilitado o conhecimento efectivo da amplitude do fenómeno da carbonatação em alguns edifícios, bem como o estado de degradação da sua estrutura.

Acompanhamento e análise da degradação em componentes mecânicos

A inovação e o desenvolvimento tecnológico obrigam os fabricantes a uma intensa competição global, face a uma redução no ciclo de desenvolvimento dos produtos e a rigorosos constrangimentos de custos, ao mesmo tempo que enfrentam consumidores mais exigentes, que procuram produtos de Qualidade. A Fiabilidade do bem é um aspecto marcante dessa Qualidade. Tradicionalmente o acesso a essa fiabilidade é baseado em testes de vida, normalmente acelerados. Todavia, para produtos altamente fiáveis, pouca informação a respeito da sua fiabilidade é fornecida por via dos testes de vida, nos quais poucas ou nenhumas falhas são observadas. Perante este cenário, a análise de degradação surge como uma técnica alternativa atractiva aos clássicos métodos de estudo da fiabilidade, apresentando como grande vantagem o facto de não ser necessário que nenhuma falha ocorra para se obter informação sobre a fiabilidade do bem, beneficiando ainda de uma redução no tempo de duração dos testes. Este trabalho começa por abordar os fundamentos da teoria da fiabilidade, e sua aplicação ao ciclo de vida dos componentes, fazendo alusão aos modelos de fiabilidade, ou distribuições de vida que mais usualmente se ajustam as várias fases de vida de um bem, nomeadamente a distribuição Exponencial, Normal e com particular destaque à versátil distribuição de Weibull. De seguida é feita a abordagem à análise de degradação dos componentes como uma técnica útil para estimar a fiabilidade de um bem, e neste contexto é feita a abordagem de uma metodologia de análise da degradação com base na monitorização da condição dos componentes. Quando um bem está sujeito a um processo de degradação, onde se pode fixar um valor limite para a característica que está a ser medida, pode-se recolher uma série de dados relativos ao processo em causa, servindo estes para ajustar um modelo matemático de degradação, que por extrapolação da curva de degradação permitem estimar o tempo até à falha, e por consequência o tempo de vida útil restante.O trabalho enquadra ainda a análise da degradação dos componentes numa perspectiva de apoio à estratégia de manutenção, no domínio da manutenção condicionada, e em particular no quadro da manutenção preditiva, tendo por objectivo fazer a optimização do programa de manutenção a aplicar, de forma a minimizar os custos globais da função manutenção. Nesta vertente são também considerados os intervalos P-F para monitorizar a evolução do estado de falha, em que é necessário definir o valor do parâmetro analisado para o qual se considere o início do processo de falha e o correspondente valor de falha efectiva. É apresentado um estudo prático com a colaboração duma prestigiada empresa de comercialização e distribuição de veículos pesados, focalizado num modelo de camião específico comercializado por essa marca. O estudo está direccionado para o sistema de travagem do veículo, mais concretamente a um dos seus componentes mecânicos, as pastilhas de travão. Este componente tem associado o mecanismo de degradação conhecido por desgaste. A medição do parâmetro de desgaste será feita por meio da técnica de simulação de valores, tendo no entanto em consideração, uma base de dados restrita de valores reais. O estudo de fiabilidade deste componente tem por objectivo fundamental estimar o tempo de Vida Útil Restante (“Residual Useful Life, RUL”) para as pastilhas, ou seja, até que se atinja o valor limite admissível (considerado como falha). Para os cálculos foi utilizado o programa informático denominado Weibull ++7. O caso de estudo permitiu determinar para situações particulares a relação entre o desgaste e a distância percorrida, estimando-se desta forma a vida restante (em distância), até ao momento em que o componente atinge o limite de desgaste considerado admissível. O grande potencial de estudo futuro passa pela elaboração de um modelo (com base em dados reais de exploração), que contemple os principais factores de influência, e que duma forma expedita permita a gestores de frota, fabricantes ou responsáveis da marca fazer a análise da fiabilidade do componente, tendo em conta uma situação específica de exploração. O conhecimento da fiabilidade das pastilhas pode levar à optimização da exploração do veiculo, por meio de um planeamento estratégico da sua manutenção,nomeadamente ao nível do aprovisionamento, na programação das intervenções, e em particular quanto à vida útil restante para as pastilhas.

Energia solar térmica: uma contribuição para a melhoria do RCCTE

O presente estudo pretende avaliar o desempenho energético dos vários sistemas de preparação de águas quentes sanitárias (AQS) em edifícios de habitação. Segundo o RCCTE, decreto de lei nº 80/2006 de 4 de Abril, o recurso a sistemas de colectores solares térmicos é obrigatório sempre que haja uma exposição solar adequada. O RCCTE indica parâmetros de referência para o dimensionamento e cálculo do desempenho do sistema solar térmico. Indica nomeadamente um consumo de AQS a 60º C médio de referência de 40 l por pessoa e exige uma área mínima de captação na base de lm2 de colector padrão por ocupante convencional previsto. Existe no mercado a tendência para dimensionar o sistema para o mínimo exigido pela lei. Este relatório mostra que os parâmetros de referência do RCCTE estão desajustados à realidade portuguesa. Segundo este estudo, o consumo médio diário é o dobro do referido, resultando na redução muito significativa do desempenho energético do sistema solar, dado que existe um subdimensionamento da área de captação. Nestas condições, conclui-se que um sistema tradicional de esquentador a gás é mais eficiente que um sistema de colectores solares térmicos com apoio por efeito de Joule. Em Portugal, cerca de 35% dos sistemas solares em edifícios de habitação, utilizam esta energia de apoio. Este estudo apresenta fortes fundamentos para se rever os parâmetros de referência do RCCTE e permite concluir que o apoio por efeito de Joule, nas actuais condições, não deve ser permitido.

Simulação térmica de uma fachada de dupla pele com ventilação natural

Este trabalho relata os resultados obtidos de uma simulação térmica de uma fachada de dupla pele com ventilação natural utilizando um software genérico de simulação térmica de edifícios. Esta fachada encontra-se montada numa célula de teste no Laboratório de Engenharia Civil em Lisboa, e cujo propósito é verificar e analisar o comportamento térmico deste tipo de elementos em regimes de ventilação natural. Para atingir o objectivo desta dissertação em simular a DSF, é utilizado o amplamente conhecido EnergyPlus, um programa de grande capacidade para simular o comportamento térmico de edifícios e dimensionar pormenorizadamente os seus sistemas de ventilação e AVAC. Paralelamente a este software, é utilizado um outro programa, o DesignBuilder, tratando-se este de um interface comercial para o EnergyPlus. Os resultados das simulações efectuadas são comparadas com os dados experimentais retirados durante o funcionamento da DSF entre das datas de 23 a 28 de Abril de 2008. Utilizando estas ferramentas informáticas, foram efectuadas duas modelações da fachada de modo a avaliar diferentes graus de detalhe, ambas segundo as características geométricas, propriedades térmicas e ópticas dos seus elementos de construção, sombreamento existente e modo de funcionamento durante o período em causa. Posteriormente são comparados os resultados das simulações com os dados experimentais. A análise dos resultados permitiu chegar á conclusão que, embora o software utilizado não contenha até á data um modelo próprio e detalhado para fachadas envidraçadas de dupla pele com ventilação natural, este possui uma potencialidade promissora para efectuar uma simulação fiável. No entanto, diversas divergências significativas foram notadas e analisadas nos parâmetros comparados, nomeadamente a temperatura e o caudal, de modo a estabelecer algumas limitações do software.

Síntese e fotosensibilização de nanotubos de titanatos

Nesta tese é descrita a preparação de nanotubos de titanatos (TNT) via síntese hidrotérmica alcalina, usando uma nova metodologia que evita a utilização de TiO2 cristalino como precursor. Foi estudada a influência da substituição sódio/protão na estrutura, morfologia e propriedades ópticas dos materiais preparados. Os resultados mostraram que a substituição Na+ → H+ resulta numa redução na distância intercamadas dos TNTs, tendo sido medidos valores entre 1.13±0.03 nm e 0.70±0.02 nm para aquele parâmetro. O comportamento óptico dos TNTs foi estudado na região UV-vis, estimando-se um hiato óptico de energia 3.27±0.03 eV para a amostra com maior teor de sódio enquanto que para a amostra protonada foi determinado um valor de 2.81±0.02 eV. Estes valores mostram que a troca iónica Na+ → H+ teve influência no desvio da banda de absorção dos TNTs para a região do visível próximo. A actividade fotocatalítica dos TNTs na degradação do corante rodamina 6G (R6G) foi posteriormente estudada. Verificou-se que, apesar de a amostra com maior teor de sódio ter sido a que exibiu maior capacidade para adsorver o R6G, foi a amostra protonada que apresentou a actividade catalítica mais elevada na fotodegradação deste corante. Numa segunda fase, e com o objectivo de preparar novos materiais nanoestruturados fotosensíveis, procedeu-se à decoração dos TNTs protonados com semicondutores (SC) nanocristalinos usando um método novo. Para o efeito os TNTs foram decorados com nanocristalites de ZnS, CdS e Bi2S3. Foi estudada a influência do tipo de semicondutor na estrutura, morfologia e propriedades ópticas dos SC/TNTs obtidos. Verificou-se que, para qualquer dos semicondutores usados no processo de decoração, a estrutura dos TNTs é preservada e não ocorre segregação do SC. Verificou-se ainda que a morfologia dos nanocompósitos preparados depende fortemente da natureza do semicondutor. No que respeita ao comportamento óptico destes materiais, foram determinados hiatos ópticos de energia 3.67±0.03 eV, 2.47±0.03 eV e 1.35±0.01 eV para as amostras ZnS/TNT, CdS/TNT e Bi2S3/TNT, respectivamente. Estes resultados mostram que através do processo de decoração de TNTs com semicondutores podem ser preparados materiais nanocompósitos inovadores, com propriedades ópticas novas e/ou pré-definidas numa gama alargada do espectro electromagnético.

Reabilitação térmica e energética de edifício antigo: aplicação ao antigo edifício dos CTT em Coruche

O estudo desenvolvido no presente documento teve como alvo um edifício antigo construído entre 1930 e 1940 no concelho de Coruche, com construção característica da sua época. Numa fase inicial analisou-se de que forma se comporta o edifício em termos térmicos e energéticos, com base nas metodologias de cálculo apresentadas pelo regulamento térmico em vigor (RCCTE, 2006), e de seguida foram analisadas várias soluções existentes para a reabilitação térmica e energética do edifício que poderá ser concretizada, essencialmente devido às soluções para isolamento térmico das paredes, pavimentos e cobertura, assim como devido às soluções para vidros e caixilharia dos vãos envidraçados. Numa fase posterior, foi estudada a aplicação isolada das várias soluções de reabilitação consideradas, tendo sido simulada a aplicação de várias espessuras de isolante para as soluções da envolvente opaca e vários tipos de vidro duplo e caixilharia para as soluções da envolvente envidraçada, de forma a perceber-se a implicação que cada uma tem quanto à variação das necessidades energéticas do edifício. Por fim, foram calculados os custos de aplicação das várias soluções estudadas, com auxílio de um software de orçamentação, de forma que estas possam ser comparadas em termos da relação custo/benefício, em que, o benefício de cada solução será a variação provocada nas necessidades energéticas do edifício com aplicação da mesma. Assim, procurará encontrar-se para o edifício em estudo não só as soluções mais vantajosas em termos energéticos mas também as mais rentáveis, e procurará perceber-se se um investimento numa intervenção de reabilitação deste género conduzirá a um período de retorno do investimento reduzido, que possa ser considerado aceitável.

Degradação de recursos hídricos e seus efeitos sobre a saúde humana

O objetivo do trabalho é analisar dados sobre a real disponibilidade dos recursos hídricos e o reflexo de sua degradação na saúde humana. Visa a acompanhar o crescimento da degradação ambiental nos últimos anos e o fornecimento de dados recentes e confiáveis sobre o tema. Foram abordados os seguintes aspectos: (a) atividades antrópicas e degradação ambiental; (b) estatísticas da disponibilidade e demanda dos recursos hídricos; (c) despejos urbanos e industriais como fontes de contaminação dos recursos hídricos; (d) efeitos deletérios da água contaminada sobre o organismo humano. São alarmantes os valores estatísticos relacionados aos efeitos da água contaminada sobre a saúde humana e ao aumento na demanda dos recursos hídricos. É de importância fundamental a tomada de uma consciência ambientalista por parte das gerações atuais a fim de se evitar o estresse máximo do sistema hídrico, cuja efetivação está prevista para um futuro muito próximo.

Sistema de isolamento térmico pelo exterior (ETICS): reabilitação térmica em edifícios de habitação

As preocupações crescentes com a redução do elevado consumo energético associadas à actual conjuntura económica, tornam premente a alteração do rumo seguido pelo sector da construção nas últimas décadas em Portugal, que se tornou dependente da procura de construção nova. A aposta na reabilitação térmica além de ser uma alternativa viável para combater a queda acentuada neste sector, permite a melhoria da eficiência energética dos edifícios. Sendo o sector residencial responsável por uma parte significativa do consumo de energia em Portugal, resultante de uma construção cuja rápida expansão prejudicou a sua qualidade e também devido ao aumento das exigências no que respeita ao conforto e à qualidade, surge a aplicação de isolamento térmico como uma das principais formas de intervenção. Existe uma grande diversidade de soluções para o reforço da protecção térmica da envolvente de edifícios de habitação, incidindo este estudo sobre a reabilitação térmica das paredes exteriores, dando especial destaque a um dos sistemas de isolamento térmico pelo exterior – ETICS (Sistema Compósito de Isolamento Térmico pelo Exterior). Além de existirem diferentes técnicas construtivas, a informação existente encontra-se dispersa, pelo que a presente dissertação pretende contribuir para um conhecimento mais aprofundado deste sistema e consequentemente auxiliar o seu crescimento no sector da construção. Nesse contexto, após enquadramento do tema no contexto da reabilitação térmica e energética, são apresentadas numa fase inicial as diferentes soluções de isolamento térmico de fachadas. Após a caracterização das opções existentes e em desenvolvimento, o estudo recai na apresentação dos diferentes constituintes do sistema ETICS e na sua aplicação, de modo a tornar perceptível o seu correcto funcionamento, essencial para a compreensão das suas vantagens e desvantagens. A análise do Guia de Aprovação Técnica Europeia de ETICS (ETAG 004) permite apreender as exigências que guiam a comprovação da sua qualidade. A identificação das principais patologias que afectam este sistema, as respectivas causas e tratamentos possíveis, antecedem a apresentação das conclusões e recomendações para desenvolvimentos futuros.

Avaliação económica de um investimento em geração de energia das ondas e energia solar térmica

O presente trabalho tem como objectivo efectuar a avaliação económica e determinar a viabilidade com e sem os incentivos fiscais de duas tecnologias de conversão de duas fontes distinta e emergentes de energia renovável, o Concentrador Cilindro-parabólico e a Torre Solar para a energia solar termoeléctrica e a Coluna de Água Oscilante e o Pelamis para a energia das ondas. Realiza-se uma curta abordagem à energia Solar e à energia dos Oceanos, e às tecnologias existentes para estes tipos de energia renovável. Apresenta-se um estudo do potencial em Portugal e no Mindo, das tecnologias abordadas neste trabalho. É desenvolvido o modelo de conversão de energia para as centrais solares termoeléctricas e utilizado o modelo de superfície de potência para as centrais de energia das ondas adaptado de António Falcão. As centrais são modeladas por meio de uma folha de cálculo, onde é calculada a energia produzida em Mértola e São Pedro de Moel (energia solar termoeléctrica e das ondas respectivamente) consoante o recurso do local. É feita a avaliação económica para quatro cenários designados como optimista, base, pessimista e base sem aplicação da tarifa bonificada, e é realizada uma análise de sensibilidade do VAL a diversas variáveis. Conclui-se sobre a viabilidade dos vários cenários e sobre possíveis alterações à tarifa binificada en consequência dos resultados obtidos. Segundo os pressupostos deste trabalho concluíu-se que a tarifa bonificada é demasiado elevada para os projectos em energia solar de concentração e demasiado baixa para projectos em energia das ondas.

Estudo da estabilidade térmica da pele

Mestrado em Engenharia Química