Construção sustentável – Novos materiais mais eficientes para a conservação de energia

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Energia fotovoltaica em edifício unifamiliar – análise custo benefício

Com o crescimento populacional tem-se verificado um aumento exagerado no consumo energético global, no qual Portugal é também um exemplo. O recurso à utilização de combustíveis fósseis como fonte para satisfazer as necessidades adicionais de energia, tem vindo a contribuir para uma aceleração do fenómeno das alterações climáticas, que promovem efeitos negativos sobre o planeta, onde uma das suas mais sentidas consequências é o aquecimento global. O sector dos edifícios, desde a construção à utilização, apresenta um elevado consumo de energia final, do qual metade corresponde ao sub-sector residencial. Este facto torna importante que se equacionem alternativas, e que sejam adoptadas medidas que possam contribuir para alcançar uma melhoria da eficiência e do desempenho energético dos edifícios. Os edifícios habitacionais, por terem o seu desempenho energético na fase de utilização muito dependente do comportamento dos utilizadores, são aqueles que maior consumo energético apresentam. Neste contexto, torna-se importante que sejam desenvolvidas iniciativas que visem melhorar o seu desempenho e que possam ver adoptadas medidas de reabilitação energéticas de modo passivo e activo. A procura por um balanço próximo do zero, entre necessidade de consumo, e potencial de produção local de energia, permite que se possam adoptar soluções alternativas de produção de energia, focadas em fontes renováveis. Contudo, é importante que as medidas a implementar, tanto nos novos como nos edifícios já existentes, tenham sempre como principal finalidade a melhoria das condições de conforto no seu interior e um elevado nível de desempenho energético. A introdução de soluções passíveis de reforço de isolamento, devem decorrer da introdução de soluções que podem ter auxílio na ferramenta da certificação energética como suporte. Porém, as soluções de complemento para o equilíbrio do balanço entre consumo e produção podem ser auxiliadas pela introdução de sistemas activos de produção de energia, impondo-se, no entanto, que ocorra um claro benefício económico da análise custo-benefício dos investimentos associados. A presente investigação procura, estudar o nível do contributo que pode resultar da introdução de um sistema solar fotovoltaico, num edifício de habitação unifamiliar e determinar o correspondente resultado para o equilíbrio do seu desempenho energético e nível de eficiência energética.

Estudo e sugestões de melhorias de eficiência energética numa empresa do sector industrial de carnes

Desta dissertação resultou uma análise ao consumo energético associado aos produtos mais comerci-alizados por uma Empresa, inserida no sector industrial de carnes, e de respectivas medidas de ges-tão de energia eléctrica e de implementação de tecnologia térmica para optimizara a eficiência ener-gética da instalação. A avaliação realizada nesta dissertação permitiu identificar os processos que mais energia consomem, nomeadamente todos os produtos que envolvem a fumagem. Com base nes-tes resultados a empresa pode identificar as prioridades em termos de redução e melhoria da eficiên-cia energética. O estudo de gestão da energia eléctrica permitiu concluir que é mais proveitoso man-ter em funcionamento os processos pontuais durante os períodos nocturnos ou durante o fim-de-semana, permitindo, no segundo caso, obter uma poupança de 16% nos custos associados de cada vez que se colocar a linha de produção de peito de peru fumado entre o período semanal para o perí-odo entre sexta-feira e domingo, visto ser a linha de produção estudada que mais energia eléctrica consome. Na análise de pré-aquecimento dos fluidos utilizados na empresa através de recuperadores de calor, concluiu-se que é mais benéfico pré-aquecer a água utilizada para o processo de fumagem, visto obter-se uma poupança económica de 6 € e 11,8 m3 de gás natural por aplicação, ou seja, de cada vez que é utilizada água pré-aquecida através deste procedimento, tendo-se obtido valores de poupança energética entre 24 e 60% para os vários fluidos estudados.

Sistema de controle de consumo para redes de computadores

Este trabalho define e implementa um sistema de controle de consumo para redes de computadores, objetivando aumentar o tempo de operação da rede em caso de operação com recursos limitados e redução de consumo de energia em situações de fornecimento normal. Na definição do sistema, denominado NetPower, foi estabelecida uma estrutura através da qual um gerente (coordenador) monitora as atividades dos equipamentos vinculados à rede, e determina alterações nos estados de consumo respectivos, de acordo com as necessidades ou atendimento de padrões de otimização. Aos equipamentos podem ser atribuídos diferentes privilégios em uma hierarquia adaptável a diversos ambientes. Um reserva oferece opção às falhas do gerente. A implementação está baseada no protocolo SNMP (Simple Network Management Protocol) para a gerência e são considerados preponderantemente os padrões para controle de consumo dos equipamentos Advanced Power Management, APM, e Advanced Configuration and Power Interface Specification, ACPI. Além da arquitetura do gerente e dos agentes, foi definida também uma MIB (Management Information Base) para controle de consumo. No projeto do sistema, foi privilegiado o objetivo de utilização em qualquer ambiente de rede, sem preferência por equipamentos de algum fabricante específico ou por arquitetura de hardware. Tecnologias de domínio público foram utilizadas, quando possível. No futuro este sistema pode fazer parte da distribuição de sistemas operacionais, incorporando controle de consumo às redes. No texto é feita uma comparação entre os softwares existentes para controle de consumo, são apresentados os recursos de controle de consumo disponíveis nos equipamentos de computação, seguido da descrição do protocolo de gerência utilizado. Em seguida, é apresentada a proposta detalhada do sistema de controle e descrita da implementação do protótipo.

Estudo da viabilidade da incorporação de resíduos de contrafortes de calçados em matriz de gesso para uso como material de construção civil

A reciclagem de resíduos na forma de materiais e componentes de construção civil tem sido uma alternativa bem sucedida em diversos casos, beneficiando a sociedade de várias maneiras, como pela economia de uso de matérias primas extraídas da natureza, pela redução do consumo de energia na produção de materiais e pela diminuição da poluição ambiental. Neste trabalho se estuda a viabilidade de reciclagem de um resíduo industrial sólido, gerado na operação de corte das peças de contrafortes de calçados1, cuja quantidade de geração de resíduos na Região do Vale dos Sinos - RS é estimada em 80 ton/mês, o que eqüivale a um volume mensal de 550m3 de resíduos. Até hoje o resíduo tem como destino final o descarte em aterros apropriados, devido ao alto custo necessário para a reutilização do material no processo industrial. A proposta para o uso do resíduo neste trabalho é sua adição em matriz de gesso, gerando um novo compósito para posterior uso na produção de materiais e componentes de construção civil. A realização do trabalho permitiu verificar que a adição do resíduo em matriz de gesso é possível, em teores de até 25% (massa de resíduo moído em relação à massa de gesso da matriz), não exigindo tecnologia sofisticada para moldagem. Os resultados de ensaios realizados para caracterização do compósito indicam que o resíduo adicionado tem comportamento semelhante ao de uma fibra, incrementando de forma muito significativa a resistência ao impacto e à flexão e o comportamento pós-fissuração. A adição dos resíduos aumentou a tenacidade da matriz , evitando rupturas bruscas e proporcionando uma deformação plástica considerável. O compósito gerado é resistente ao manuseio, sendo adequado para uso na construção civil.

O estágio de adoção das práticas de produção mais limpa na cadeia de suprimentos de artefatos de couro do oeste paulista

Ao longo da década de 1990, uma grande sensibilização com as mudanças climáticas, a depreciação de recursos naturais e a geração de desperdícios redirecionaram as questões ambientais da periferia à linha de frente da gestão empresarial. Decorrente desta sensibilização é possível citar algumas das práticas mais utilizadas pelas indústrias no processo de esverdeamento de sua produção: Produção Mais Limpa, Produção Enxuta, Eco-Eficiência e Gestão da Qualidade Total Ambiental. Neste trabalho pretende-se focar a Produção Mais Limpa (P+L) no processo de esverdeamento da produção da cadeia que será objeto de estudo: a cadeia de suprimentos de artefatos de couro, devido à grande geração de resíduos (sólidos, líquidos e gasosos) que ocorrem durante o processo de transformação do couro. Tal pesquisa se justifica pelo fato da não existência de estudos que propiciem uma identificação do estágio de adoção das práticas de P+L nesta cadeia e a contribuição que os resultados relativos ao estudo da P+L podem trazer aos grupos de interesse (parceiros, sociedade, pesquisadores, entre outros). Além disso, grande parte das pesquisas se propõe a estudar a indústria calçadista apenas e não os artefatos de couro como integrantes dos processos da cadeia do couro. A partir da identificação desses estágios, por meio do estudo de caso de seis empresas desse setor, ações de melhoria podem ser propostas para que se alcancem estágios mais avançados de práticas de P+L ou que, no mínimo, se mantenha o estágio já atingido, caso a empresa se encontre em um estágio avançado de práticas de P+L, para uma efetiva preservação ambiental e redução de desperdícios, beneficiando o meio ambiente e a sociedade assim como proporcionando o desenvolvimento econômico empresarial com a redução de desperdícios. Os resultados mostram que dentre as práticas de P+L mais utilizadas por esta cadeia estão: a reutilização e conseqüente redução no consumo de água limpa através de métodos de tratamento de efluentes, a redução do consumo de energia elétrica e a limpeza e sinalização de cada etapa dos processos industriais. O investimento de esforços na formação do Ecotime e o investimento financeiro na capacitação e treinamento constante desta equipe constituíram a base para o desenvolvimento de novas oportunidades de P+L.

Implantação de gestão ambiental em grandes empresas com atividade galvânica no Rio Grande do Sul

As indústrias que realizam atividade galvânica são consideradas de alto impacto ambiental devido à natureza tóxica das matérias-primas e dos resíduos gerados. Os processos caracterizam-se também pelo alto consumo de energia, água e insumos. Grandes empresas com atividade de alto impacto ambiental estão submetidas a um maior controle, seja pelos órgãos ambientais, acionistas ou comunidade de entorno. As pressões exercidas por estes grupos induzem à implantação de medidas de gestão buscando o equilíbrio entre a atividade produtiva e a qualidade ambiental. Este contexto determinou o problema da pesquisa para a qual optou-se por empresas instaladas no Rio Grande do Sul, com atividade galvânica e de porte grande e excepcional. O objetivo geral proposto foi analisar a implantação de medidas de gestão ambiental em grandes empresas com atividade galvânica. Visa-se, com o trabalho, analisar a legislação ambiental que, além de controle e fiscalização, pode ser também um indutor para implantação de sistema de gestão que contribui para a melhoria do desempenho ambiental em empresas com atividade industrial de alto impacto. Para a realização da pesquisa, optou-se pelo método investigativo, que constou da aplicação de um questionário, survey, em quatorze empresas (Fase 1), e da realização de estudo de caso em cinco empresas (Fase 2). Os resultados do trabalho demonstraram que a implantação de um sistema de gestão ambiental, além de proporcionar segurança no atendimento da legislação, promove uma redução de custos ambientais, melhora o desempenho ambiental, a produtividade e a competitividade das empresas.

Sistema de medição de energia baseado no medidor de energia Teridian 71M6515H

Esta tese de mestrado descreve o desenvolvimento, implementação e teste de um sistema de medição de energia concebido para um ambiente doméstico, baseado no circuito integrado medidor de energia Teridian 71M6515H. O sistema desenvolvido envia periodicamente os valores monitorizados para uma base de dados, através de uma rede sem fios com base no protocolo IEEE 802.11 (Wi-Fi). Os dados podem ser acedidos remotamente em tempo real, através de uma página na internet, onde é possível consultar a quantidade de energia consumida acumulada. Na primeira fase deste trabalho realizou-se o enquadramento do tema no contexto atual, realizando-se o estudo de alguns sistemas domésticos de monitorização do consumo de energia elétrica existentes no mercado. Numa segunda fase foi realizado o estudo dos componentes a serem utilizados, o desenho da placa de circuito impresso e o desenvolvimento do firmware, para que todo o processamento e manipulação dos dados fossem realizados pela unidade de aquisição de dados. Em seguida procedeu-se à construção da unidade de aquisição e à programação para o registo dos valores numa base de dados. A última fase consistiu nos testes de funcionamento da unidade de aquisição em conjunto com a aplicação de registo de dados. Com a implementação do sistema desenvolvido o consumidor doméstico poderá ter conhecimento, em tempo real, do custo de funcionamento dos equipamentos que possui e assim tomar decisões para os utilizar de forma mais racional, o que se pode traduzir numa economia dos recursos energéticos.

Estado nutricional antropométrico, perfil lipídico e consumo alimentar como fatores de risco para doença cardiovascular em adolescentes

The dyslipidemia and excess weight in adolescents, when combined, suggest a progression of risk factors for cardiovascular disease (CVD). Besides these, the dietary habits and lifestyle have also been considered unsuitable impacting the development of chronic diseases. The study objectives were: (1) estimate the prevalence of lipid profile and correlate with body mass index (BMI), waist circumference (WC) and waist / height ratio (WHR) in adolescents, considering the maturation sexual, (2) know the sources of variance in the diet and the number of days needed to estimate the usual diet of adolescents and (3) describe the dietary patterns and lifestyle of adolescents, family history of CVD and age correlates them with the patterns of risk for CVD, adjusted for sexual maturation. A cross-sectional study was performed with 432 adolescents, aged 10-19 years from public schools of the Natal city, Brazil. The dyslipidemias were evaluated considering the lipid profile, the index of I Castelli (TC / HDL) and II (LDL / HDL) and non-HDL cholesterol. Anthropometric indicators were BMI, WC and WHR. The intake of energy, nutrients including fiber, fatty acids and cholesterol was estimated from two 24-hour recalls (24HR). The variables of lipid profile, anthropometric and clinical data were used in the models of Pearson correlation and linear regression, considering the sexual maturation. The variance ratio of the diet was calculated from the component-person variance, determined by analysis of variance (ANOVA). The definition of the number of days to estimate the usual intake of each nutrient was obtained by taking the hypothetical correlation (r) ≥ 0.9, between nutrient intake and the true observed. We used the principal component analysis as a method of extracting factors that 129 accounted for the dependent variables and known cardiovascular risk obtained from the lipid profile, the index for Castelli I and II, non-HDL cholesterol, BMI, and WC the WHR. Dietary patterns and lifestyle were obtained from the independent variables, based on nutrients consumed and physical activity weekly. In the study of principal component analysis (PCA) was investigated associations between the patterns of cardiovascular risk factors in dietary patterns and lifestyle, age and positive family history of CVD, through bivariate and multiple logistic regression adjusted for sexual maturation. The low HDL-C dyslipidemia was most prevalent (50.5%) for adolescents. Significant correlations were observed between hypercholesterolemia and positive family history of CVD (r = 0.19, p <0.01) and hypertriglyceridemia with BMI (r = 0.30, p <0.01), with the CC (r = 0.32, p <0.01) and WHR (r = 0.33, p <0.01). The linear model constructed with sexual maturation, age and BMI explained about 1 to 10.4% of the variation in the lipid profile. The sources of variance between individuals were greater for all nutrients in both sexes. The reasons for variances were  1 for all nutrients were higher in females. The results suggest that to assess the diet of adolescents with greater precision, 2 days would be enough to R24h consumption of energy, carbohydrates, fiber, saturated and monounsaturated fatty acids. In contrast, 3 days would be recommended for protein, lipid, polyunsaturated fatty acids and cholesterol. Two cardiovascular risk factors as have been extracted in the ACP, referring to the dependent variables: the standard lipid profile (HDL-C and non-HDL cholesterol) and "standard anthropometric index (BMI, WC, WHR) with a power explaining 75% of the variance of the original data. The factors are representative of two independent variables led to dietary patterns, "pattern 130 western diet" and "pattern protein diet", and one on the lifestyle, "pattern energy balance". Together, these patterns provide an explanation power of 67%. Made adjustment for sexual maturation in males remained significant variables: the associations between puberty and be pattern anthropometric indicator (OR = 3.32, CI 1.34 to 8.17%), and between family history of CVD and the pattern lipid profile (OR = 2.62, CI 1.20 to 5.72%). In females adolescents, associations were identified between age after the first stage of puberty with anthropometric pattern (OR = 3.59, CI 1.58 to 8.17%) and lipid profile (OR = 0.33, CI 0.15 to 0.75%). Conclusions: The low HDL-C was the most prevalent dyslipidemia independent of sex and nutritional status of adolescents. Hypercholesterolemia was influenced by family history of CVD and sexual maturation, in turn, hypertriglyceridemia was closely associated with anthropometric indicators. The variance between the diets was greater for all nutrients. This fact reflected in a variance ratio less than 1 and consequently in a lower number of days requerid to estimate the usual diet of adolescents considering gender. The two dietary patterns were extracted and the pattern considered unhealthy lifestyle as healthy. The associations were found between the patterns of CVD risk with age and family history of CVD in the studied adolescents

Custo de energia elétrica em cultura do feijoeiro irrigado por pivô central, afetado pelo manejo da irrigação e sistemas de cultivo

O objetivo deste trabalho foi analisar o consumo e o custo de energia elétrica em cultura do feijoeiro irrigado por pivô central, cultivar IAC-Carioca, submetida a dois manejos de irrigação: TENS - tensiometria; TCA - balanço hídrico-climatológico, baseado no tanque Classe A; e dois sistemas de cultivo em Latossolo Vermelho: PD - plantio direto; PC - plantio convencional, no ano de 2002. A pesquisa foi desenvolvida na Área Demonstrativa e Experimental de Irrigação - ADEI da FCAV/UNESP, Câmpus de Jaboticabal - SP. O consumo de energia elétrica do sistema de irrigação foi monitorado, e seu custo, analisado para dois grupos tarifários: A e B, sendo os preços do kWh dos sistemas tarifários de energia elétrica obtidos na CPFL (Companhia Paulista de Força e Luz). Os tratamentos em que o manejo da irrigação foi realizado pelo método do tanque Classe A, ocasionaram os maiores consumos e custos de energia elétrica, em relação aos tratamentos em que o manejo foi realizado por tensiometria; entre os sistemas de plantio, não foram observadas diferenças. A tarifa Horo-Sazonal (verde e/ou azul), com desconto, foi a melhor opção para os quatro tratamentos.

Viabilidade econômica da utilização do biogás produzido em granja suínícola para geração de energia elétrica

A produção de biogás por meio de biodigestão anaeróbia representa um avanço para equacionar o problema dos dejetos produzidos pela suinocultura e disponibilidade de energia no meio rural. Este trabalho teve como objetivo estimar a viabilidade econômica de um sistema biointegrado para geração de eletricidade a partir do aproveitamento de dejetos de suínos. Os dados para este estudo foram coletados em uma agroindústria, onde são realizadas diversas atividades agrícolas; entretanto, a suinocultura foi selecionada para o processo de análise de biodigestão anaeróbia, pelo fato de gerar uma grande quantidade de dejetos, com dificuldade de disposição no meio ambiente, configurando um estudo de caso. O biodigestor analisado é um modelo tubular contínuo, com calha de água em alvenaria e com uma manta plástica como gasômetro, onde são depositados diariamente os dejetos de 2.300 suínos em fase de terminação. O investimento inicial para implantação foi estimado em R$ 51.537,17, e os custos anuais do sistema foram de R$ 5.708,20 com manutenção, R$ 4.390,40 com depreciação e R$ 1.366,77 com juros. Concluiu-se que o sistema de produção de biogás é viável do ponto de vista econômico, se o consumo de energia elétrica for de 35 kWh por dia, em média, onde o valor presente líquido (VLP) é de R$ 9.494,90, e a taxa interna de retorno (TIR) é de 9,34% ao ano.

Extração e Representação de Conhecimento de Séries Temporais de Demanda de Energia Elétrica Usando TSKR

The opening of the Brazilian market of electricity and competitiveness between companies in the energy sector make the search for useful information and tools that will assist in decision making activities, increase by the concessionaires. An important source of knowledge for these utilities is the time series of energy demand. The identification of behavior patterns and description of events become important for the planning execution, seeking improvements in service quality and financial benefits. This dissertation presents a methodology based on mining and representation tools of time series, in order to extract knowledge that relate series of electricity demand in various substations connected of a electric utility. The method exploits the relationship of duration, coincidence and partial order of events in multi-dimensionals time series. To represent the knowledge is used the language proposed by Mörchen (2005) called Time Series Knowledge Representation (TSKR). We conducted a case study using time series of energy demand of 8 substations interconnected by a ring system, which feeds the metropolitan area of Goiânia-GO, provided by CELG (Companhia Energética de Goiás), responsible for the service of power distribution in the state of Goiás (Brazil). Using the proposed methodology were extracted three levels of knowledge that describe the behavior of the system studied, representing clearly the system dynamics, becoming a tool to assist planning activities

Controle de Temperatura do Sistema de Refrigeração a água de uma tocha plasmática Indutiva Utilizando Lógica fuzzy

Este projeto propõe desenvolver e implementar um controlador para o sistema de refrigeração da tocha indutiva a plasma térmico. Este processo é feito a partir da medição da temperatura através de um sensor do sistema de refrigeração. O sinal produzido será enviado para uma entrada analógica do microcontrolador da família PIC, que utilizando os conceitos de lógica fuzzy, controla a velocidade de um motor bomba. Este é responsável por diminuir ou aumentar o fluxo circulante de água que passa pela bobina, pelo corpo da tocha e pelo flange de fixação, deixando-os na temperatura desejada. A velocidade desta bomba será controlada por um inversor de frequência. O microcontrolador, também, acionará um ventilador caso exceda a temperatura de referência. A proposta inicial foi o desenvolvimento do controle da temperatura da bobina de uma tocha indutiva a plasma, mas com algumas adequações, foi possível também aplicar no corpo da tocha. Essa tocha será utilizada em uma planta de tratamento de resíduos industriais e efluentes petroquímicos. O controle proposto visa garantir as condições físicas necessárias para tocha de plasma, mantendo a temperatura da água em um determinado nível que permita o resfriamento sem comprometer, no entanto, o rendimento do sistema. No projeto será utilizada uma tocha de plasma com acoplamento indutivo (ICPT), por ter a vantagem de não possuir eletrodos metálicos internos sendo erodidos pelo jato de plasma, evitando uma possível contaminação, e também devido à possibilidade do reaproveitamento energético através da cogeração de energia. O desenvolvimento da tecnologia a plasma na indústria de tratamento de resíduos vem obtendo bons resultados. Aplicações com essa tecnologia têm se tornado cada vez mais importantes por reduzir, em muitos casos, a produção de resíduos e o consumo de energia em vários processos industriais