Formação de nanopadrões em superfícies por sputtering iônico: Estudo numérico da equação anisotrópica amortecida de Kuramoto-Sivashinsky.

Apresenta-se uma abordagemnumérica para ummodelo que descreve a formação de padrões por sputtering iônico na superfície de ummaterial. Esse processo é responsável pela formação de padrões inesperadamente organizados, como ondulações, nanopontos e filas hexagonais de nanoburacos. Uma análise numérica de padrões preexistentes é proposta para investigar a dinâmica na superfície, baseada em ummodelo resumido em uma equação anisotrópica amortecida de Kuramoto-Sivashinsky, em uma superfície bidimensional com condições de contorno periódicas. Apesar de determinística, seu caráter altamente não-linear fornece uma rica gama de resultados, sendo possível descrever acuradamente diferentes padrões. Umesquema semi implícito de diferenças finitas com fatoração no tempo é aplicado na discretização da equação governante. Simulações foram realizadas com coeficientes realísticos relacionados aos parâmetros físicos (anisotropias, orientação do feixe, difusão). A estabilidade do esquema numérico foi analisada por testes de passo de tempo e espaçamento de malha, enquanto a verificação do mesmo foi realizada pelo Método das Soluções Manufaturadas. Ondulações e padrões hexagonais foram obtidos a partir de condições iniciais monomodais para determinados valores do coeficiente de amortecimento, enquanto caos espaço-temporal apareceu para valores inferiores. Os efeitos anisotrópicos na formação de padrões foramestudados, variando o ângulo de incidência.

Medida de porosidade em SiC através de processamento digital de imagens.

Esforços constantes de pesquisa têm sido conduzidos na seleção de materiais, combinando propriedades de interesse (mecânicas, químicas, elétricas ou térmicas), versatilidade de uso, tempo de vida útil elevado e baixo custo de produção. A busca por materiais de elevado desempenho mecânico despertou grande interesse na pesquisa e desenvolvimento dos cerâmicos avançados com aplicações estruturais e funcionais, como o carbeto de silício. Entretanto, a porosidade ainda é vista como fator limitador do alto desempenho destes materiais visto que, acima de determinada porcentagem, reduz largamente sua resistência mecânica. Seu controle atualmente é realizado através de técnicas de alto custo, com a utilização de tomógrafos. Este trabalho buscou validar uma nova técnica, onde a porosidade foi avaliada através de processamento digital de imagens de microscopia ótica do material previamente lixado e polido em diversas profundidades, com controle dos parâmetros de lixamento e polimento. Esta nova metodologia mostrou-se apropriada e menos dispendiosa para a quantificação da porosidade do carbeto de silício, tendo sido validada para o estudo deste material.

Caracterização microestrutural e análise de tensões residuais pelo método do furo cego em tubo de seção quadrada com costura.

Tensões residuais são uma das principais causas de falhas em componentes mecânicos submetidos a processos de fabricação. O objetivo do trabalho foi medir as tensões residuais presentes em um tubo quadrado soldado por resistência elétrica de alta frequência e caracterizar microestruturalmente o seu material. Para a caracterização, foram utilizadas técnicas de microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise química quantitativa. Para a medição das tensões residuais, foi utilizado o método do furo cego, baseado na norma ASTM E837-08, onde rosetas (strain-gages) são coladas à peça para medir as deformações geradas devido à usinagem de um pequeno furo no local de medição. As deformações foram associadas às tensões residuais através de equações baseadas na Lei de Hooke. A caracterização revelou uma microestrutura composta basicamente de ferrita e perlita, típica de aços com baixo teor de carbono, corroborando com a especificação fornecida pelo fabricante. As tensões residuais encontradas foram trativas e mostraram-se elevadas, com alguns valores acima do limite de escoamento do material.

Morfologia e topografia de superfícies de aço inoxidável duplex UNS S32205, submetidas à erosão por impactos de partículas de alumina em fluxo de ar.

Os aços inoxidáveis duplex vêm sendo cada vez mais utilizados em aplicações que demandam maior resistência à corrosão que os aços inoxidáveis tradicionais. Suas aplicações em estruturas ao ar livre, ou submersas, motivam estudos sobre seu desempenho em variadas situações, como no caso de exposição ao desgaste erosivo.O presente trabalho estuda os efeitos da erosão por impacto de partículas sólidas em superfícies de amostras de um aço inoxidável duplex UNS S32205, tanto do ponto de vista morfológico quanto do topográfico. Superfícies de amostras polidas e posteriormente submetidas a ataques erosivos com partículas de alumina em fluxo de ar, foram examinadas por microscopia eletrônica de varredura, para verificação das formas de desgaste obtidas, e submetidas a ensaios de rugosidade, para determinação do perfil e avaliação da evolução do processo erosivo. Foi feito um exame mais detalhado de formatos de crateras, para comparação com mecanismos propostos em modelos descritos na literatura e com resultados de simulações pelo método dos elementos finitos. Nesse aspecto, o método utilizado mostrou-se tão eficaz quanto aos métodos tradicionais de estudos balísticos com uma só partícula, além de mais abrangente e econômico. As medidas de rugosidade superficial e as informações estatísticas derivadas sinalizaram a possibilidade de utilização dessa ferramenta para avaliar as condições de efetiva perda de massa, que caracterizam a erosão.

Estudo da precisão e da exatidão da técnica da birrefringência acústica na avaliação de tensões residuais e aplicadas.

Este trabalho apresenta um procedimento numérico para o estudo da precisão e da exatidão da técnica de birrefringência acústica como usada no Instituto de Engenharia Nuclear (IEN) para avaliação de tensões residuais e aplicadas em estruturas metálicas. Esse procedimento deverá ser incorporado posteriormente ao módulo de processamento de sinal do sistema ultrassônico utilizado no Laboratório de Ultrassom do IEN para levar em conta, de forma automática e sistemática, as incertezas nos dados de entrada e as suas propagações ao longo dos cálculos efetuados. A birrefringência acústica é geralmente definida a partir das velocidades de duas ondas ultrassônicas volumétricas de incidência normal e ortogonais entre si. A birrefringência pode ser definida diretamente a partir dos tempos de percurso dessas duas ondas, uma vez que elas percorrem o mesmo espaço físico. Os tempos de percurso das ondas podem ser assim considerados como as variáveis primárias de interesse. Por meio da teoria da acustoelasticidade é possível relacionar a birrefringência acústica com as tensões atuantes no material explorando o fato da velocidade da onda ultrassônica ser afetada pela presença de um campo de tensões. Nesta dissertação elaborou-se um conjunto de planilhas eletrônicas no aplicativo Microsoft Excel para efetuar de forma automática todos os cálculos necessários ao objetivo proposto, levando em conta as incertezas nos dados, sua propagação ao longo dos cálculos e o número de dígitos significativos nos resultados. Como exemplo do procedimento desenvolvido, o estudo da precisão e da exatidão na determinação das tensões em uma viga de aço sob flexão pela técnica da birrefringência acústica é apresentado. Como valor de referência, para fins do cálculo da exatidão alcançada, utilizou-se uma solução analítica derivada da teoria clássica da resistência de materiais. Os resultados encontrados indicaram uma razoável precisão, com um erro relativo menor do que 8%, e uma baixa exatidão, menor do que 57%, nos pontos da viga sujeitos às maiores tensões principais de flexão.

Metodologia de análise do abastecimento de veículos elétricos no contexto das redes inteligentes de energia.

Este trabalho apresenta um modelo de simulação para avaliação da recarga de veículos elétricos em redes de distribuição de energia, com foco na adequação da capacidade dos transformadores. Com base em medições efetuadas, foi possível o tratamento dos dados para a modelagem de curvas de recarga de veículos elétricos e a análise do acréscimo da demanda da recarga em transformadores de distribuição. O modelo de simulação permite avaliar os efeitos das variáveis relacionadas à distância percorrida e ao horário da conexão dos veículos elétricos à rede, tanto de forma determinística quanto de forma aleatória. Estes efeitos foram comparados e permitiram concluir a importância da utilização deste método mais realista para calcular a capacidade dos transformadores, visando suprir esta nova demanda. Além disso, o trabalho apresenta indicadores dos benefícios ambientais e energéticos da penetração dos veículos elétricos no que diz respeito ao gasto com reabastecimento e às emissões evitadas, respectivamente, ao se utilizar veículos elétricos à bateria em substituição aos tradicionais veículos à combustão interna.

Precondicionadores baseados na aproximação da inversa.

Neste trabalho de dissertação apresentaremos uma classe de precondicionadores baseados na aproximação esparsa da inversa da matriz de coecientes, para a resolução de sistemas lineares esparsos de grandes portes através de métodos iterativos, mais especificamente métodos de Krylov. Para que um método de Krylov seja eficiente é extremamente necessário o uso de precondicionadores. No contexto atual, onde computadores de arquitetura híbrida são cada vez mais comuns temos uma demanda cada vez maior por precondicionadores paralelizáveis. Os métodos de inversa aproximada que serão descritos possuem aplicação paralela, pois so dependem de uma operação de produto matriz-vetor, que é altamente paralelizável. Além disso, alguns dos métodos também podem ser construídos em paralelo. A ideia principal é apresentar uma alternativa aos tradicionais precondicionadores que utilizam aproximações dos fatores LU, que apesar de robustos são de difícil paralelização.

Sistemas de labranza y rotación de cultivos en un argiudol hipertérmico : efectos sobre las propiedades físicas

Los métodos tradicionales usados por pequeños agricultores de Corrientes ocasionaron la degradación de los suelos. Se hipotetizó que la siembra directa (SD) y la avena negra (Av) como cultivo de cobertura incrementan la densidad aparente (Da) y la resistencia mecánica (RM) sin reducir el rendimiento (Rto) del maíz y algodón, que aumentan la estabilidad de agregados (EA), la cobertura de suelo (Cob) y los rastrojos en superficie (BM), mejorando la infiltración (Ib), la porosidad total (PT) y el espacio aéreo a capacidad de campo (EaCC). El objetivo fue establecer el sistema de labranza y secuencia de cultivos que mejoran las propiedades físicas de un Argiudol hipertérmico, y evaluar los cambios en el tiempo. Se instaló un ensayo con diseño en parcelas completamente aleatorizadas con cuatro repeticiones y arreglo factorial 3x4: sistema de labranza (SL), con tres niveles: labranza convencional (LC), reducida (LR) y SD; y secuencia de cultivos, con maíz (M), algodón (A), descanso (D) y Av, con cuatro niveles: M-Av-A-Av, M-D-A-D, A-Av-M-Av y A-D-M-D. Se realizó un ANOVA en la situación inicial, a la siembra y cosecha de los cultivos durante 2007-10 y un ANOVA de medidas repetidas en el tiempo. Los efectos de los SL en las propiedades físicas fueron más evidentes que los ocasionados por las secuencias y Av. La SD mantuvo los rendimientos afectando poco las condiciones superficiales. Durante tres ciclos la SD mejoró la protección de la superficie del suelo (BM y Cob), produjo mayor EA que LC y LR, y mejoró la Ib. Un incremento progresivo de la Da y mayor RM se dio bajo SD, afectando la PT y el EaCC pero sin comprometer el rendimiento de los cultivos. Los resultados sugieren que la SD puede ser usada como alternativa al manejo tradicional por pequeños agricultores de Corrientes con suelos de régimen hipertérmico

Sistemas de labranza y rotación de cultivos en un argiudol hipertérmico : efectos sobre las propiedades físicas

Los métodos tradicionales usados por pequeños agricultores de Corrientes ocasionaron la degradación de los suelos. Se hipotetizó que la siembra directa (SD)y la avena negra (Av)como cultivo de cobertura incrementan la densidad aparente (Da)y la resistencia mecánica (RM)sin reducir el rendimiento (Rto)del maíz y algodón, que aumentan la estabilidad de agregados (EA), la cobertura de suelo (Cob)y los rastrojos en superficie (BM), mejorando la infiltración (Ib), la porosidad total (PT)y el espacio aéreo a capacidad de campo (EaCC). El objetivo fue establecer el sistema de labranza y secuencia de cultivos que mejoran las propiedades físicas de un Argiudol hipertérmico, y evaluar los cambios en el tiempo. Se instaló un ensayo con diseño en parcelas completamente aleatorizadas con cuatro repeticiones y arreglo factorial 3x4: sistema de labranza (SL), con tres niveles: labranza convencional (LC), reducida (LR)y SD; y secuencia de cultivos, con maíz (M), algodón (A), descanso (D)y Av, con cuatro niveles: M-Av-A-Av, M-D-A-D, A-Av-M-Av y A-D-M-D. Se realizó un ANOVA en la situación inicial, a la siembra y cosecha de los cultivos durante 2007-10 y un ANOVA de medidas repetidas en el tiempo. Los efectos de los SL en las propiedades físicas fueron más evidentes que los ocasionados por las secuencias y Av. La SD mantuvo los rendimientos afectando poco las condiciones superficiales. Durante tres ciclos la SD mejoró la protección de la superficie del suelo (BM y Cob), produjo mayor EA que LC y LR, y mejoró la Ib. Un incremento progresivo de la Da y mayor RM se dio bajo SD, afectando la PT y el EaCC pero sin comprometer el rendimiento de los cultivos. Los resultados sugieren que la SD puede ser usada como alternativa al manejo tradicional por pequeños agricultores de Corrientes con suelos de régimen hipertérmico

Certificação e eficiência energética em grandes edifícios de serviços

No conjunto dos equipamentos sociais, entendidos como centros de serviço aos cidadãos, é importante destacar as piscinas, que são infra-estruturas que representam uma importante mais-valia para os munícipes, na medida em que proporcionam um acréscimo na qualidade de vida daqueles que as procuram, quer para puro lazer como para prática de desporto ou mesmo para fins terapêuticos. No entanto, a este tipo de instalações está geralmente associado um elevado custo de exploração e manutenção, devido, em grande parte, a consideráveis consumos de energia e de água. São de destacar alguns fatores decisivos que estão na origem deste problema: Falta de preocupações de eficiência e de conservação de energia na conceção dos edifícios e dos sistemas de apoio energéticos; Elevadas necessidades de calor para aquecer grandes volumes de ar e/ou água durante todo o ano; Elevada taxa de ocupação dos recintos; Falta de preocupação e hábitos de poupança de energia e de água pelos utilizadores. Do ponto de vista estritamente económico, as piscinas municipais não são lucrativas, podendo dizer-se mesmo que representam um centro de custo permanente para as autarquias. Na melhor das hipóteses, as receitas de utilização poderão cobrir parte das despesas de exploração. Geralmente, a maior fatia da despesa está associada à fatura energética, sendo por isso vital a sua redução com vista a assegurar o funcionamento pleno e contínuo daquele tipo de infra-estruturas. Sendo um equipamento social e de recreio de uma população, torna-se necessário combater estes elevados custos não pelo acréscimo de valor pago por utilizador mas sim reduzindo os custos através da utilização racional do mesmo. Sendo o Mestrado que agora finalizo orientado para a problemática dos Edifícios, parece-me ser de grande interesse a utilização de um grande edifício como estes para finalizar o mesmo. Assim sendo este Estagio pressupõe a elaboração de uma análise técnica às Piscinas Municipais de Quarteira, bem como a sua Simulação Dinâmica no âmbito da Certificação Energética dos Edifícios. Esta análise será efetuada aos sistemas existentes no Complexo bem como tipo de utilização do mesmo. No Relatório será também exposta a metodologia utilizada bem como a análise económica e financeira às medidas de eficiência energética propostas para melhoria na utilização do edifício.

Reabilitação de edifícios: enquadramento e estudo da reabilitação num grupo empresarial

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Edificações

Análise do efeito de implementação de armazenamento térmico em banco de gelo e armazenamento elétrico em baterias Sódio-Enxofre (NaS) sobre o custo de exploração de edifícios de serviços

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Sistemas de bombagem de água utilizando energia solar fotovoltaica

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Autoconsumo fotovoltaico, um elemento de eficiência energética. Caso de estudo: ISEP

Mestrado em Energias Sustentáveis

Reformulação de um Sistema de Gestão de Consumos de Energia

Atualmente a energia é considerada um vetor estratégico nas diversas organizações. Assim sendo, a gestão e a utilização racional da energia são consideradas instrumentos fundamentais para a redução dos consumos associados aos processos de produção do sector industrial. As ações de gestão energética não deverão ficar pela fase do projeto das instalações e dos meios de produção, mas sim acompanhar a atividade da Empresa. A gestão da energia deve ser sustentada com base na realização regular de diagnósticos energéticos às instalações consumidoras e concretizada através de planos de atuação e de investimento que apresentem como principal objetivo a promoção da eficiência energética, conduzindo assim à redução dos respetivos consumos e, consequentemente, à redução da fatura energética. Neste contexto, a utilização de ferramentas de apoio à gestão de energia promovem um consumo energético mais racional, ou seja, promovem a eficiência energética e é neste sentido que se insere este trabalho. O presente trabalho foi desenvolvido na Empresa RAR Açúcar e apresentou como principais objetivos: a reformulação do Sistema de Gestão de Consumos de Energia da Empresa, a criação de um modelo quantitativo que permitisse ao Gestor de Energia prever os consumos anuais de água, fuelóleo e eletricidade da Refinaria e a elaboração de um plano de consumos para o ano de 2014 a partir do modelo criado. A reformulação do respetivo Sistema de Gestão de Consumos resultou de um conjunto de etapas. Numa primeira fase foi necessário efetuar uma caraterização e uma análise do atual Sistema de Gestão de Consumos da Empresa, sistema composto por um conjunto de sete ficheiros de cálculo do programa Microsoft Excel©. Terminada a análise, selecionada a informação pertinente e propostas todas as melhorias a introduzir nos ficheiros, procedeu-se à reformulação do respetivo SGE, reduzindo-se o conjunto de ficheiros de cálculo para apenas dois ficheiros, um onde serão efetuados e visualizados todos os registos e outro onde serão realizados os cálculos necessários para o controlo energético da Empresa. O novo Sistema de Gestão de Consumos de Energia será implementado no início do ano de 2015. Relativamente às alterações propostas para as folhas de registos manuais, estas já foram implementadas pela Empresa. Esta aplicação prática mostrou-se bastante eficiente uma vez que permitiu grandes melhorias processuais nomeadamente, menores tempos de preenchimento das mesmas e um encurtamento das rotas efetuadas diariamente pelos operadores. Através do levantamento efetuado aos diversos contadores foi possível identificar todas as áreas onde será necessário a sua instalação e a substituição de todos os contadores avariados, permitindo deste modo uma contabilização mais precisa de todos os consumos da Empresa. Com esta reestruturação o Sistema de Gestão de Consumos tornou-se mais dinâmico, mais claro e, principalmente, mais eficiente. Para a criação do modelo de previsão de consumos da Empresa foi necessário efetuar-se um levantamento dos consumos históricos de água, eletricidade, fuelóleo e produção de açúcar de dois anos. Após este levantamento determinaram-se os consumos específicos de água, fuelóleo e eletricidade diários (para cada semana dos dois anos) e procedeu-se à caracterização destes consumos por tipo de dia. Efetuada a caracterização definiu-se para cada tipo de dia um consumo específico médio com base nos dois anos. O modelo de previsão de consumos foi criado com base nos consumos específicos médios dos dois anos correspondentes a cada tipo de dia. Procedeu-se por fim à verificação do modelo, comparando-se os consumos obtidos através do modelo (consumos previstos) com os consumos reais de cada ano. Para o ano de 2012 o modelo apresenta um desvio de 6% na previsão da água, 12% na previsão da eletricidade e de 6% na previsão do fuelóleo. Em relação ao ano de 2013, o modelo apresenta um erro de 1% para a previsão dos consumos de água, 8% para o fuelóleo e de 1% para a eletricidade. Este modelo permitirá efetuar contratos de aquisição de energia elétrica com maior rigor o que conduzirá a vantagens na sua negociação e consequentemente numa redução dos custos resultantes da aquisição da mesma. Permitirá também uma adequação dos fluxos de tesouraria à necessidade reais da Empresa, resultante de um modelo de previsão mais rigoroso e que se traduz numa mais-valia financeira para a mesma. Foi também proposto a elaboração de um plano de consumos para o ano de 2014 a partir do modelo criado em função da produção prevista para esse mesmo ano. O modelo apresenta um desvio de 24% na previsão da água, 0% na previsão da eletricidade e de 28% na previsão do fuelóleo.