Analysis of steady-state heat transfer through mid-crustal vertical cracks with upward throughflow in hydrothermal systems

We conduct a theoretical analysis of steady-state heat transfer problems through mid-crustal vertical cracks with upward throughflow in hydrothermal systems. In particular, we derive analytical solutions for both the far field and near field of the system. In order to investigate the contribution of the forced advection to the total temperature of the system, two concepts, namely the critical Peclet number and the critical permeability of the system, have been presented and discussed in this paper. The analytical solution for the far field of the system indicates that if the pore-fluid pressure gradient in the crust is lithostatic, the critical permeability of the system can be used to determine whether or not the contribution of the forced advection to the total temperature of the system is negligible. Otherwise, the critical Peclet number should be used. For a crust of moderate thickness, the critical permeability is of the order of magnitude of 10(-20) m(2), under which heat conduction is the overwhelming mechanism to transfer heat energy, even though the pore-fluid pressure gradient in the crust is lithostatic. Furthermore, the lower bound analytical solution for the near field of the system demonstrates that the permeable vertical cracks in the middle crust can efficiently transfer heat energy from the lower crust to the upper crust of the Earth. Copyright (C) 2002 John Wiley Sons, Ltd.

Modelagem da dispersão de odores em ambientes urbanos

O presente trabalho investigou o problema da modelagem da dispersão de compostos odorantes em presença de obstáculos (cúbicos e com forma complexa) sob condição de estabilidade atmosférica neutra. Foi empregada modelagem numérica baseada nas equações de transporte (CFD1) bem como em modelos algébricos baseados na pluma Gausseana (AERMOD2, CALPUFF3 e FPM4). Para a validação dos resultados dos modelos e a avaliação do seu desempenho foram empregados dados de experimentos em túnel de vento e em campo. A fim de incluir os efeitos da turbulência atmosférica na dispersão, dois diferentes modelos de sub-malha associados à Simulação das Grandes Escalas (LES5) foram investigados (Smagorinsky dinâmico e WALE6) e, para a inclusão dos efeitos de obstáculos na dispersão nos modelos Gausseanos, foi empregado o modelo PRIME7. O uso do PRIME também foi proposto para o FPM como uma inovação. De forma geral, os resultados indicam que o uso de CFD/LES é uma ferramenta útil para a investigação da dispersão e o impacto de compostos odorantes em presença de obstáculos e também para desenvolvimento dos modelos Gausseanos. Os resultados também indicam que o modelo FPM proposto, com a inclusão dos efeitos do obstáculo baseado no PRIME também é uma ferramenta muito útil em modelagem da dispersão de odores devido à sua simplicidade e fácil configuração quando comparado a modelos mais complexos como CFD e mesmo os modelos regulatórios AERMOD e CALPUFF. A grande vantagem do FPM é a possibilidade de estimar-se o fator de intermitência e a relação pico-média (P/M), parâmetros úteis para a avaliação do impacto de odores. Os resultados obtidos no presente trabalho indicam que a determinação dos parâmetros de dispersão para os segmentos de pluma, bem como os parâmetros de tempo longo nas proximidades da fonte e do obstáculo no modelo FPM pode ser melhorada e simulações CFD podem ser usadas como uma ferramenta de desenvolvimento para este propósito. Palavras chave: controle de odor, dispersão, fluidodinâmica computacional, modelagem matemática, modelagem gaussiana de pluma flutuante, simulação de grandes vórtices (LES).

Sistema de gestão e disponibilização de conteúdos através de NFC

A introdução de capacidades RFID (Radio Frequency IDentification) em dispositivos móveis não é recente. No entanto, a indústria nunca se mostrou muito interessada nesta vertente, porque não existia uma entidade que regulasse a normalização dos diversos aspectos relacionados, nomeadamente a forma como os dados são transferidos entre os dispositivos e de que forma são guardados esses dados nas tags RFID (dispositivos compostos por circuito integrado e antena, que podem armazenar dados e transferi-los por rádio frequência). A inexistência de normas que pudessem ser adoptadas pelos fabricantes levaria a que cada um tivesse que definir o seu próprio conjunto de formas de transferência e armazenamento, o que conduziria inevitavelmente à fragmentação do mercado. Estes problemas foram resolvidos com a criação da associação industrial sem fins lucrativos NFC Forum, que é composta por diversos fabricantes com interesse na área. Desde a sua criação, esta associação tem vindo a desenvolver protocolos com o objectivo de unificar dispositivos e soluções de vários fabricantes. O termo NFC, ou Near Field Communication, foi criado para identificar esta nova geração de dispositivos móveis, que combinam as capacidades de processamento e interacção com o utilizador de um dispositivo móvel, com a comodidade associada à utilização de cartões sem contacto. Apesar de ser o elemento central nesta nova tecnologia, os dispositivos móveis não são os únicos que compõem esta nova família de tecnologias. Dela fazem também parte tags NFC, baseadas nos mesmos princípios das tags RFID, com a diferença que, nas primeiras, a forma como são organizados os dados é especificada pelas normas do NFC Forum. Uma das áreas de aplicação da tecnologia NFC é a disponibilização de conteúdos presentes em tags ou em outros dispositivos NFC, e exibição desses conteúdos no dispositivo móvel. No presente trabalho, são analisadas as normas publicadas pelo NFC Forum de forma a identificar a forma de estender a estrutura de mensagens proposta. A fase de análise incluiu também a identificação das características dos diversos dispositivos envolvidos nesta nova tecnologia (telemóveis, leitores desktop e tags). São apresentados os resultados do estudo de alguns projectos que utilizam tecnologia NFC, de forma a verificar até que ponto é interessante generalizar a plataforma a desenvolver neste projecto, bem como quais as funcionalidades mínimas desejáveis. Com base nesta análise, são definidos alguns conceitos base para a solução que envolvem tópicos como os protocolos de transporte, assim como o formato dos dados utilizado para transportar o conteúdo entre os vários componentes da solução. O resultado é uma solução híbrida que admite um vasto leque de aplicações. Verificou-se que as soluções actuais poderiam ser implementadas com recurso à solução aqui apresentada e, nos casos em que tal não acontece directamente, a solução actual pode ser estendida para o tornar possível.

A VLF to UHF propagation model for evaluation of high-speed railway electromagnetic interference in RF monitoring base-stations

Considering that recent european high-speed railway system has a traction power system of kV 50 Hz, which causes electromagnetic emission for the outside world, it is important to dimension the railway system emissions, using a frequency/distance dependent propagation model. This paper presents an enhanced theoretical model for VLF to UHF propagation, railway system oriented. It introduces the near field approach (crucial in low frequency propagation) and also considers the source characteristics and type of measuring antenna. Simulations are presented, and comparisons are set with earlier far field models. Using the developed model, a real case study was performed in partnership with Refer Telecom (portuguese telecom operator for railways). The new propagation model was used in order to predict the future high-speed railway electromagnetic emissions in the Lisbon north track. The results show the model's prediction capabilities and also its applicability to realistic scenarios.

Estudo e desenvolvimento de sistema de cobrança de portagens baseado em NFC

Tese para obter o grau de Mestre em Engenharia Electrónica e Telecomunicações

Fluorescence in nanostructured fulleride films

Applied Physics Letters, 89

Accommodation management system using mobile devices

Os dispositivos móveis são pessoais, intransmissíveis e cada vez mais utilizados, tornando-se assim numa boa ferramenta para a realização de um conjunto de serviços na indústria hoteleira. Entre esses serviços que necessitam da identificação pessoal, encontram-se a possibilidade do cliente reservar um quarto ou utilizar o serviço de quartos. Atualmente é muito utilizado, nos locais de alojamento, um smart card que possibilite ao cliente ter acesso a alguns dos serviços disponíveis. O objetivo deste documento é apresentar uma alternativa ao sistema de cartões, utilizando para o efeito, dispositivos móveis. De modo a garantir a segurança e uma utilização semelhante ao sistema de cartões existentes foi utilizada a tecnologia NFC (Near Field Communication) que, ao permitir o modo de emulação de cartão, facilita a transação do sistema de smart card existente, para o da utilização de dispositivos móveis na realização das mesmas funções. Mais concretamente, será abordada a utilização de smartphones para o processo de abertura de portas. Para que exista uma melhor compreensão e para que haja um conhecimento das suas capacidades e limites foram estudados casos de uso da tecnologia NFC. Este documento apresenta ainda os processos de desenvolvimento de uma aplicação nativa para o sistema operativo Android, cujo objetivo é proporcionar ao cliente de um local de alojamento um novo modo de acesso ao quarto, utilizando a tecnologia NFC. Para além desta funcionalidade a aplicação permite ainda ao utilizador fazer reservas, fazer o check-in, fazer o check-out entre outras. Posteriormente serão apresentadas as conclusões e possíveis trabalhos futuros.

Protótipo Eurobolso

O projeto idealizado para a realização da presente tese de mestrado tem como finalidade o desenvolvimento de uma aplicação móvel para o sistema Android. Esta aplicação permitirá que, através da passagem do dispositivo móvel por um leitor NFC, seja possível realizar apostas no jogo Euromilhões da Santa Casa, onde os dados ficam gravados numa conta associada a cada jogador. Esta aplicação terá ainda muitas outras funcionalidades que permitirão criar chaves de jogo, gerir o cartão individual de cada jogador, consultar os prémios e outras informações do jogo. A realização deste projeto está dividida em três fases. A primeira fase consistiu na aquisição de todo o material necessário e estabelecimento da comunicação entre o dispositivo móvel e o desktop, por intermédio da tecnologia NFC. A segunda fase centrou-se no desenvolvimento da aplicação móvel e do servidor web, onde foram integradas as várias funcionalidades. Estabeleceu-se também a comunicação entre estes dois sistemas. Na terceira e última fase, foi realizada a criação da aplicação desktop, capaz de interagir por intermédio da tecnologia NFC, com a aplicação móvel, possibilitando a comunicação entre os dois sistemas.

Solução Industrial para Controlo de OEE

É cada vez mais forte e natural o desenvolvimento de aplicações móveis. Hoje em dia qualquer pessoa seja de forma amadora ou profissional tenta tirar o máximo partido do seu dispositivo móvel, através de aplicações desenvolvidas para as mais diversas áreas. Um dos sistemas operativos que mais programadores apostam é no Android devido à sua versatilidade e ás suas capacidades enquanto sistema operativo dentro de um smartphone. Para além dessas mais-valias, desenvolver uma aplicação para Android não tem qualquer custo, apenas terá, caso seja uma aplicação para adicionar a Google Play Store, caso contrário pode desenvolver-se qualquer tipo de aplicação sem custos, o que não acontece com outros sistemas operativos. Tendo em conta os custos, é normal as pequenas e médias empresas tentarem investir neste tipo de desenvolvimento, pois evitam gastos em licenciamentos para produzir os seus produtos. Seguindo este contexto, esta dissertação insere-se nesse perfil, isto é, tentar encontrar uma solução com baixos custos e que produza os resultados pretendidos. Através das mais diversas API’s é possível adaptar o sistema operativo Android a qualquer área apenas basta enquadrar da melhor maneira ideias e dar asas à imaginação. Desta forma, esta dissertação irá centrar-se na área industrial, na qual o Android pode e deve ser bastante útil, se for usado com rigor. Irá ser abordado o desenvolvimento de aplicações móveis e serão analisadas as tecnologias envolventes no projeto assim como algumas das principais soluções já implementadas e desenvolvidas por empresas no setor e para o sector industrial. O projeto aborda também de que forma é possível aliar o sistema operativo Android á área industrial de forma a permitir um melhor desempenho por parte de todos em prol da empresa á qual está associado. A necessidade de criação desta aplicação, surgiu numa perspectiva de melhoria contínua, com o objectivo de abandonar o procedimento instituído, que era realizado manualmente, passando a fazê-lo de uma forma automática e mais interativa. O processo será realizado pelos colaboradores e terá sempre o seu contributo, mas de uma forma mais rigorosa, simples e eficiente, aumentando a qualidade do serviço.

Active magneto-optical control of spontaneous emission in graphene

We investigate the spontaneous emission rate of a two-level quantum emitter near a graphene-coated substrate under the influence of an external magnetic field or strain induced pseudo-magnetic field. We demonstrate that the application of the magnetic field can substantially increase or decrease the decay rate. We show that a suppression as large as 99$\%$ in the Purcell factor is achieved even for moderate magnetic fields. The emitter's lifetime is a discontinuous function of $|{\bf B}|$, which is a direct consequence of the occurrence of discrete Landau levels in graphene. We demonstrate that, in the near-field regime, the magnetic field enables an unprecedented control of the decay pathways into which the photon/polariton can be emitted. Our findings strongly suggest that a magnetic field could act as an efficient agent for on-demand, active control of light-matter interactions in graphene at the quantum level.

Sistema de apoio a rondas de segurança

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores

Anàlisi de radiació en vaixells i disseny d'una antena en la banda d'HF

El projecte està dividit en dues parts, per una banda l’anàlisi de radiació en vaixells i per altra banda el disseny d’una antena en la banda d’ HF. La primera part s’inicia amb un estudi de l’escenari marítim a nivell de comunicacions, vaixells i antenes i, a continuació, s’estudia el camp proper sobre les superfícies del vaixell per al posicionament d’antenes amb el màxim aïllament. La segona part tracta el disseny d’una antena en HF a 6 MHz partint d’una antena tipus ranura, de baix perfil. Per validar el seu funcionament es construeix i mesura un prototipus en la banda d’UHF (2 GHz).

New developments and applications in modelling occupational exposure to airborne contaminants

Résumé: L'évaluation de l'exposition aux nuisances professionnelles représente une étape importante dans l'analyse de poste de travail. Les mesures directes sont rarement utilisées sur les lieux même du travail et l'exposition est souvent estimée sur base de jugements d'experts. Il y a donc un besoin important de développer des outils simples et transparents, qui puissent aider les spécialistes en hygiène industrielle dans leur prise de décision quant aux niveaux d'exposition. L'objectif de cette recherche est de développer et d'améliorer les outils de modélisation destinés à prévoir l'exposition. Dans un premier temps, une enquête a été entreprise en Suisse parmi les hygiénistes du travail afin d'identifier les besoins (types des résultats, de modèles et de paramètres observables potentiels). Il a été constaté que les modèles d'exposition ne sont guère employés dans la pratique en Suisse, l'exposition étant principalement estimée sur la base de l'expérience de l'expert. De plus, l'émissions de polluants ainsi que leur dispersion autour de la source ont été considérés comme des paramètres fondamentaux. Pour tester la flexibilité et la précision des modèles d'exposition classiques, des expériences de modélisations ont été effectuées dans des situations concrètes. En particulier, des modèles prédictifs ont été utilisés pour évaluer l'exposition professionnelle au monoxyde de carbone et la comparer aux niveaux d'exposition répertoriés dans la littérature pour des situations similaires. De même, l'exposition aux sprays imperméabilisants a été appréciée dans le contexte d'une étude épidémiologique sur une cohorte suisse. Dans ce cas, certains expériences ont été entreprises pour caractériser le taux de d'émission des sprays imperméabilisants. Ensuite un modèle classique à deux-zone a été employé pour évaluer la dispersion d'aérosol dans le champ proche et lointain pendant l'activité de sprayage. D'autres expériences ont également été effectuées pour acquérir une meilleure compréhension des processus d'émission et de dispersion d'un traceur, en se concentrant sur la caractérisation de l'exposition du champ proche. Un design expérimental a été développé pour effectuer des mesures simultanées dans plusieurs points d'une cabine d'exposition, par des instruments à lecture directe. Il a été constaté que d'un point de vue statistique, la théorie basée sur les compartiments est sensée, bien que l'attribution à un compartiment donné ne pourrait pas se faire sur la base des simples considérations géométriques. Dans une étape suivante, des données expérimentales ont été collectées sur la base des observations faites dans environ 100 lieux de travail différents: des informations sur les déterminants observés ont été associées aux mesures d'exposition des informations sur les déterminants observés ont été associé. Ces différentes données ont été employées pour améliorer le modèle d'exposition à deux zones. Un outil a donc été développé pour inclure des déterminants spécifiques dans le choix du compartiment, renforçant ainsi la fiabilité des prévisions. Toutes ces investigations ont servi à améliorer notre compréhension des outils des modélisations ainsi que leurs limitations. L'intégration de déterminants mieux adaptés aux besoins des experts devrait les inciter à employer cet outil dans leur pratique. D'ailleurs, en augmentant la qualité des outils des modélisations, cette recherche permettra non seulement d'encourager leur utilisation systématique, mais elle pourra également améliorer l'évaluation de l'exposition basée sur les jugements d'experts et, par conséquent, la protection de la santé des travailleurs. Abstract Occupational exposure assessment is an important stage in the management of chemical exposures. Few direct measurements are carried out in workplaces, and exposures are often estimated based on expert judgements. There is therefore a major requirement for simple transparent tools to help occupational health specialists to define exposure levels. The aim of the present research is to develop and improve modelling tools in order to predict exposure levels. In a first step a survey was made among professionals to define their expectations about modelling tools (what types of results, models and potential observable parameters). It was found that models are rarely used in Switzerland and that exposures are mainly estimated from past experiences of the expert. Moreover chemical emissions and their dispersion near the source have also been considered as key parameters. Experimental and modelling studies were also performed in some specific cases in order to test the flexibility and drawbacks of existing tools. In particular, models were applied to assess professional exposure to CO for different situations and compared with the exposure levels found in the literature for similar situations. Further, exposure to waterproofing sprays was studied as part of an epidemiological study on a Swiss cohort. In this case, some laboratory investigation have been undertaken to characterize the waterproofing overspray emission rate. A classical two-zone model was used to assess the aerosol dispersion in the near and far field during spraying. Experiments were also carried out to better understand the processes of emission and dispersion for tracer compounds, focusing on the characterization of near field exposure. An experimental set-up has been developed to perform simultaneous measurements through direct reading instruments in several points. It was mainly found that from a statistical point of view, the compartmental theory makes sense but the attribution to a given compartment could ñó~be done by simple geometric consideration. In a further step the experimental data were completed by observations made in about 100 different workplaces, including exposure measurements and observation of predefined determinants. The various data obtained have been used to improve an existing twocompartment exposure model. A tool was developed to include specific determinants in the choice of the compartment, thus largely improving the reliability of the predictions. All these investigations helped improving our understanding of modelling tools and identify their limitations. The integration of more accessible determinants, which are in accordance with experts needs, may indeed enhance model application for field practice. Moreover, while increasing the quality of modelling tool, this research will not only encourage their systematic use, but might also improve the conditions in which the expert judgments take place, and therefore the workers `health protection.

Control of optical fields and single photon emitters by advanced nanoantenna structures

The control of optical fields on the nanometre scale is becoming an increasingly important tool in many fields, ranging from channelling light delivery in photovoltaics and light emitting diodes to increasing the sensitivity of chemical sensors to single molecule levels. The ability to design and manipulate light fields with specific frequency and space characteristics is explored in this project. We present an alternative realisation of Extraordinary Optical Transmission (EOT) that requires only a single aperture and a coupled waveguide. We show how this waveguide-resonant EOT improves the transmissivity of single apertures. An important technique in imaging is Near-Field Scanning Optical Microscopy (NSOM); we show how waveguide-resonant EOT and the novel probe design assist in improving the efficiency of NSOM probes by two orders of magnitude, and allow the imaging of single molecules with an optical resolution of as good as 50 nm. We show how optical antennas are fabricated into the apex of sharp tips and can be used in a near-field configuration.

Sistema integral de guiado y localización de objetivos en interiores para personas con discapacidades visuales basado en dispositivos móviles libres

Este trabajo propone un sistema basado en terminales móviles que permite a las personas con deficiencias visuales la localización e identificación de objetos previamente seleccionados, en estantes o lineales. Para ello el sistema combina comunicaciones en Campo Cercano (NFC), mediante la lectura de etiquetas pasivas de Identificación de Radio-Frecuencia (RFID) para la localización de los productos objetivos en el lineal, y la localización y decodificación de códigos de barras para su identificación.