Estudo da turbina de Tesla visando a sua aplicação em sistemas de geração de energia elétrica descentralizada

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

Deteção e previsão de falhas em equipamentos de produção industrial

As empresas nacionais deparam-se com a necessidade de responder ao mercado com uma grande variedade de produtos, pequenas séries e prazos de entrega reduzidos. A competitividade das empresas num mercado global depende assim da sua eficiência, da sua flexibilidade, da qualidade dos seus produtos e de custos reduzidos. Para se atingirem estes objetivos é necessário desenvolverem-se estratégias e planos de ação que envolvem os equipamentos produtivos, incluindo: a criação de novos equipamentos complexos e mais fiáveis, alteração dos equipamentos existentes modernizando-os de forma a responderem às necessidades atuais e a aumentar a sua disponibilidade e produtividade; e implementação de políticas de manutenção mais assertiva e focada no objetivo de “zero avarias”, como é o caso da manutenção preditiva. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho consiste na previsão do instante temporal ótimo da manutenção de um equipamento industrial – um refinador da fábrica de Mangualde da empresa Sonae Industria, que se encontra em funcionamento contínuo 24 horas por dia, 365 dias por ano. Para o efeito são utilizadas medidas de sensores que monitorizam continuamente o estado do refinador. A principal operação de manutenção deste equipamento é a substituição de dois discos metálicos do seu principal componente – o desfibrador. Consequentemente, o sensor do refinador analisado com maior detalhe é o sensor que mede a distância entre os dois discos do desfibrador. Os modelos ARIMA consistem numa abordagem estatística avançada para previsão de séries temporais. Baseados na descrição da autocorrelação dos dados, estes modelos descrevem uma série temporal como função dos seus valores passados. Neste trabalho, a metodologia ARIMA é utilizada para determinar um modelo que efetua uma previsão dos valores futuros do sensor que mede a distância entre os dois discos do desfibrador, determinando-se assim o momento ótimo da sua substituição e evitando paragens forçadas de produção por ocorrência de uma falha por desgaste dos discos. Os resultados obtidos neste trabalho constituem uma contribuição científica importante para a área da manutenção preditiva e deteção de falhas em equipamentos industriais.

Análise da atual unidade de desasfaltação pelo Propano para o tratamento de crudes não parafínicos

Este trabalho teve como principal objetivo o estudo da simulação da unidade de destilação atmosférica e a vácuo da fábrica de óleos base da Petrogal, permitindo verificar que, uma vez conseguido um modelo num programa de simulação que traduz o comportamento real de um dado processo, é possível sem riscos operacionais avaliar o efeito da alteração das condições normais de funcionamento desse processo. O trabalho foi orientado pelo Eng.º Carlos Reis, no que diz respeito à empresa, e pelo Prof. Dr. Luís Silva, pelo ISEP. O trabalho foi dividido em duas partes, sendo a primeira direcionada à obtenção do novo crude a partir de dois crudes pesados e caracterização dessa mistura. Já a segunda parte reside na refinação deste novo crude através da plataforma Aspen Plus para obtenção do resíduo de vácuo, para posterior processamento na coluna de discos rotativos usando um método de separação por extração liquido-liquido. Estudaram-se as propriedades físicas dos fluidos e verificou-se que na destilação atmosférica as curvas de destilação encontram-se muito próximas comparativamente com os resultados obtidos pela empresa, enquanto na destilação a vácuo os valores encontram-se mais afastados, apresentando uma variação de 30ºC a 100ºC em relação aos valores obtidos pelo Petro-Sim. Com a finalidade de cumprir um dos objetivos em falta, irão ser realizadas futuramente simulações no extrator de discos rotativos para otimização do processo para crudes pesados, sendo os resultados facultados, posteriormente, à Petrogal. Durante a realização do trabalho foi atingido um modelo real representativo da unidade de destilação atmosférica e a vácuo da Petrogal, podendo obter-se resultados para qualquer tipo de crude, fazendo apenas variar o assay da corrente de alimentação.

Avaliação de funcionamento de duas estações de tratamento de águas residuais do interior de Vila Nova de Gaia

Esta dissertação descreve o trabalho desenvolvido ao longo de um ano e um mês desde a pesquisa teórica até à prática experimental no âmbito da unidade curricular de Dissertação/estágio do Mestrado em Engenharia Química, no ramo Tecnologias em Proteção Ambiental. O tema desta dissertação consiste na avaliação do funcionamento de duas estações de tratamento de águas residuais (ETAR) do interior do município de Vila Nova de Gaia no que diz respeito ao possível aumento da resistência a antibióticos na ETAR de Febros e na ETAR de Lever. Os testes de sensibilidade a antibióticos (TSA) foram executados para ambas as ETAR, sendo as amostras de água recolhidas na entrada e na saída dos reatores biológicos (tratamento secundário). Além disso, foram realizados testes de avaliação da eficiência de desinfeção por radiação ultravioleta (UV) relativamente à Escherichia coli (E. coli) na ETAR de Lever. Os antibióticos selecionados para a realização deste trabalho foram a Eritromicina, a Azitromicina, a Claritromicina, a Ofloxacina, a Ciprofloxacina, o Sulfametoxazol, o Trimetoprim e o Metronidazol. Esta seleção baseou-se no facto de estes serem alguns dos antibióticos mais consumidos e mais persistentes no meio ambiente. A bactéria E. coli (isolada a partir de amostras das águas residuais estudadas) foi escolhida para a realização deste estudo uma vez que está sempre presente nas águas residuais domésticas e está associada a fenómenos de multirresistência a antibióticos. Os testes de TSA foram realizados seguindo a metodologia de difusão por discos. No período do estudo (Março a Junho de 2015) identificaram-se situações quer de aumento de resistência quer de aumento de sensibilidade aos antibióticos testados. As situações mais graves de aumento de resistência, a que corresponderam a halos nulos, verificaram-se para os antibióticos Claritromicina, Trimetoprim e Metronidazol, ocorrendo com maior frequência para os dois últimos, que aliás são fármacos que são administrados em simultâneo. Os períodos mais problemáticos em termos de aumento das resistências foram ligeiramente diferentes nas duas ETAR. No caso da ETAR de Febros correspondeu ao mês Abril e na ETAR de Lever ocorreu entre o final de Abril e o início de Maio. Considera-se que estes períodos poderão coincidir com um aumento do consumo destes fármacos devido à sua utilização no combate a infeções respiratórias muito comuns nesta altura do ano. Não se observou qualquer sensibilidade da E. coli para o Metronidazol porque é um antibiótico com indicação para algumas bactérias anaeróbias, fungos e giardia, e que à partida não tem capacidade para eliminar a E. coli. A eficiência da desinfeção na ETAR de Lever relativamente à remoção de E. coli foi satisfatória. Sendo de salientar a importância da manutenção, no que se refere à identificação de possíveis avarias nas lâmpadas e correspondente limpeza. Os resultados deste trabalho provam a existência de estirpes da bactéria E. coli resistentes a alguns dos antibióticos estudados, o que reforça a importância da desinfeção no tratamento de águas residuais domésticas.

A rapid and simple method to detect ESBL in Enterobacter cloacae based on MIC of cefepime

INTRODUCTION: The aim of this study was to identify a rapid and simple phenotypic method for extended-spectrum β-lactamase (ESBL) detection in Enterobacter cloacae. METHODS: A total of 79 consecutive, non-repeated samples of E. cloacae were evaluated. Four phenotypic methods were applied for ESBL detection, results were compared to multiplex polymerase chain reaction (PCR) as the gold standard reference method: 1) ceftazidime and cefotaxime disks with and without clavulanate, both with boronic acid added; 2) disk approximation using cefepime and amoxicillin/clavulanate; 3) ESBL screening by minimum inhibitory concentration (MIC) ≥ 16µg/mL and 4) by MIC ≥ 2µg/mL for cefepime. RESULTS: Method 4 showed the best combination of sensitivity (100%) and specificity (94%). CONCLUSIONS: MIC ≥ 2µg/mL for cefepime would be very useful for the phenotypic detection of ESBL in samples of E. cloacae.

Influência de filtros de ruído dinâmico na perceção das cores utilizando um novo teste de visão das cores

Dissertação de mestrado em Optometria Avançada

O tamanho dos vasos e fibras do xilema-secundário nos anéis de crescimento da Tecoma chrysothrica, Mart.

This paper deals with the macroscopic and microscopic observation of the growth ringe in two disks from the crossing section of wood stem of Tecoma chrysothrica and also deals with statistical analysis of the size of fiber and vessel member in different grow rings of secondary xilem. By statistical analyses of variance the authors verified the following: first, the fiber reaches its utmost length at the 11 th and 12 th grow rings; second, the vessel member reaches its utmost width in the same region as the fiber length. This point out there is certain correlation between the width of vesses member with the fiber length at the same growth rings. There was no statistical signification in the variation of the vessel length and the fiber width.

New or rare frogs from the Coastal Ranges of Brazil: eleutherodactylus venancioi n.sp., E. hoehnei n.sp. Holoaden bradei n.sp. e H. lüderwaldti Mir. Rib., 1920

Field-work in the sierras near the sea-board of south-eastern Brazil continues to yield new or rare frogs. Four more of these forms are presented here. Two of them, both new, are put into the genus Eleutherodactylus, to which they belong by their general habitat, morphology, and also by the osteological characters. They differs from the known regional species of this genus only by the wider and shorter disks of some of the digits and the more lanceolate build. The other two species belong to the very little known genus Holoaden, established by MIRANDA RIBEIRO in 1920. One of them is his type-species, H. lüderwaldti, which continues to be very rare. The other, H. bradei, is new. It seems endemic to the Upper Itatiaia and is very plentiful there.

Green vs. Lempert functions: a minimal example

The Lempert function for a set of poles in a domain of Cn at a point z is obtained by taking a certain infimum over all analytic disks going through the poles and the point z, and majorizes the corresponding multi-pole pluricomplex Green function. Coman proved that both coincide in the case of sets of two poles in the unit ball. We give an example of a set of three poles in the unit ball where this equality fails.

NUTRISOL: un programa informático para la evaluación nutricional comunitaria y hospitalaria de acceso libre.

We have developed the computer programme NUTRISOL, a nutritional programme destined to analysis of dietary intake by means of the food transformation to nutrient. It has been performed under Windows operative system, using Visual Basic 6.0. It is presented in a CD-Rom. We have used the Spanish CSIC Food Composition Table and domestic food measures commonly used in Spain which could be modified and updated. Diverse kind of diets and reference anthropometric data are also presented. The results may be treated using various statistical programmes. The programme contains three modules: 1) Nutritional epidemiology, which allows to create or open a data base, sample management, analyse food intake, consultation of nutrient content and exportation of data to statistical programmes. 2) Analyses of diets and recipes, creation or modification of new ones. 3) To ask different diets for prevalent pathologies. Independent tools for modifying the original tables, calculate energetic needs, recommend nutrient intake and anthropometric indexes are also offered. In conclusion, NUTRISOL Programme is an application which runs in PC computers with minimal equipment in a friendly interface, of easy use, freeware, which may be adapted to each country, and has demonstrated its usefulness and reliability in different epidemiologic studies. Furthermore, it may become an efficient instrument for clinical nutrition and health promotion.

N-cadherin is essential for retinoic acid-mediated cardiomyogenic differentiation in mouse embryonic stem cells.

Contraction forces developed by cardiomyocytes are transmitted across the plasma membrane through end-to-end connections between the myocytes, called intercalated disks, which enable the coordinated contraction of heart muscle. A component of the intercalated disk, the adherens junction, consists of the cell adhesion molecule, N-cadherin. Embryos lacking N-cadherin die at mid-gestation from cardiovascular abnormalities. We have evaluated the role of N-cadherin in cardiomyogenesis using N-cadherin-null mouse embryonic stem (ES) cells grown as embryoid bodies (EBs) in vitro. Myofibrillogenesis, the spatial orientation of myofibers, and intercellular contacts including desmosomes were normal in N-cadherin-null ES cell-derived cardiomyocytes. The effect of retinoic acid (RA), a stage and dose-dependent cardiogenic factor, was assessed in differentiating ES cells. all-trans (at) RA increased the number of ES cell-derived cardiomyocytes by approximately 3-fold (at 3 x 10(-9) M) in wt EBs. However, this effect was lost in N-cadherin-null EBs. In the presence of supplemented at-RA, the emergence of spontaneously beating cardiomyocytes appeared to be delayed and slightly less efficient in N-cadherin-null compared with wt and heterozygous EBs (frequencies of EBs with beating activity at 5 days: 54+/-18% vs. 96+/-0.5%, and 93+/-7%, respectively; peak frequencies of EBs with beating activity: 83+/-8% vs. 96+/-0.5% and 100%, respectively). In conclusion, cardiomyoyctes differentiating from N-cadherin-null ES cells in vitro show normal myofibrillogenesis and intercellular contacts, but impaired responses to early cardiogenic effects mediated by at-RA. These results suggest that N-cadherin may be essential for RA-induced cardiomyogenesis in mouse ES cells in vitro.

Functional dynamics of PDZ binding domains: a normal-mode analysis.

Postsynaptic density-95/disks large/zonula occludens-1 (PDZ) domains are relatively small (80-120 residues) protein binding modules central in the organization of receptor clusters and in the association of cellular proteins. Their main function is to bind C-terminals of selected proteins that are recognized through specific amino acids in their carboxyl end. Binding is associated with a deformation of the PDZ native structure and is responsible for dynamical changes in regions not in direct contact with the target. We investigate how this deformation is related to the harmonic dynamics of the PDZ structure and show that one low-frequency collective normal mode, characterized by the concerted movements of different secondary structures, is involved in the binding process. Our results suggest that even minimal structural changes are responsible for communication between distant regions of the protein, in agreement with recent NMR experiments. Thus, PDZ domains are a very clear example of how collective normal modes are able to characterize the relation between function and dynamics of proteins, and to provide indications on the precursors of binding/unbinding events.

Biomechanical characterization and in vitro mechanical injury of elderly human femoral head cartilage: comparison to adult bovine humeral head cartilage.

OBJECTIVES: In vitro mechanical injury of articular cartilage is useful to identify events associated with development of post-traumatic osteoarthritis (OA). To date, many in vitro injury models have used animal cartilage despite the greater clinical relevance of human cartilage. We aimed to characterize a new in vitro injury model using elderly human femoral head cartilage and compare its behavior to that of an existing model with adult bovine humeral head cartilage. DESIGN: Mechanical properties of human and bovine cartilage disks were characterized by elastic modulus and hydraulic permeability in radially confined axial compression, and by Young's modulus, Poisson's ratio, and direction-dependent radial strain in unconfined compression. Biochemical composition was assessed in terms of tissue water, solid, and glycosaminoglycan (GAG) contents. Responses to mechanical injury were assessed by observation of macroscopic superficial tissue cracks and histological measurements of cell viability following single injurious ramp loads at 7 or 70%/s strain rate to 3 or 14 MPa peak stress. RESULTS: Confined compression moduli and Young's moduli were greater in elderly human femoral cartilage vs adult bovine humeral cartilage whereas hydraulic permeability was less. Radial deformations of axially compressed explant disks were more anisotropic (direction-dependent) for the human cartilage. In both cartilage sources, tissue cracking and associated cell death during injurious loading was common for 14 MPa peak stress at both strain rates. CONCLUSION: Despite differences in mechanical properties, acute damage induced by injurious loading was similar in both elderly human femoral cartilage and adult bovine humeral cartilage, supporting the clinical relevance of animal-based cartilage injury models. However, inherent structural differences such as cell density may influence subsequent cell-mediated responses to injurious loading and affect the development of OA.

Influence of the (111) twinning on the formation of diamond cubic/diamond hexagonal heterostructures in Cu-catalyzed Si nanowires

The occurrence of heterostructures of cubic silicon/hexagonal silicon as disks defined along the nanowire (111) growth direction is reviewed in detail for Si nanowires obtained using Cu as catalyst. Detailed measurements on the structural properties of both semiconductor phases and their interface are presented. We observe that during growth, lamellar twinning on the cubic phase along the (111) direction is generated. Consecutive presence of twins along the (111) growth direction was found to be correlated with the origin of the local formation of the hexagonal Si segments along the nanowires, which define quantum wells of hexagonal Si diamond. Finally, we evaluate and comment on the consequences of the twins and wurtzite in the final electronic properties of the wires with the help of the predicted energy band diagram.

Topological magnetic irreversibility in superconducting Pb samples of various shapes

The magnetic-field dependence of the magnetization of cylinders, disks, and spheres of pure type-I superconducting lead was investigated by means of isothermal measurements of first magnetization curves and hysteresis cycles. Depending on the geometry of the sample and the direction and intensity of the applied magnetic field, the intermediate state exhibits different irreversible features that become particularly highlighted in minor hysteresis cycles. The irreversibility is noticeably observed in cylinders and disks only when the magnetic field is parallel to the axis of revolution and is very subtle in spheres. When the magnetic field decreases from the normal state, the irreversibility appears at a temperature-dependent value whose distance to the thermodynamic critical field depends on the sample geometry. The irreversible features in the disks are altered when they are submitted to an annealing process. These results agree well with very recent high-resolution magneto-optical experiments in similar materials that were interpreted in terms of transitions between different topological structures for the flux configuration in the intermediate state. A discussion of the relative role of geometrical barriers for flux entry and exit and pinning effects as responsible for the magnetic irreversibility is given.