Avaliação e Otimização Energética das Fornalhas da Fábrica de Aromáticos

O consumo energético verificado nas refinarias petrolíferas é muito elevado, sendo as fornalhas os equipamentos que mais contribuem para esse consumo. Neste estudo foi efetuada uma avaliação e otimização energética às fornalhas da Fábrica de Aromáticos da Refinaria de Matosinhos. Numa primeira fase foi efetuado um levantamento exaustivo de dados de todas as correntes de entrada e saída dos equipamentos para posteriormente efetuar os balanços de massa e energia a cada uma das fornalhas. Os dados relativos ao levantamento compreenderam dois períodos de funcionamento distintos da unidade fabril, o período de funcionamento normal e o período relativo ao arranque. O período de funcionamento normal foi relativo ao ano de 2012 entre os meses de janeiro a setembro, por sua vez o período de arranque foi de dezembro de 2012 a março de 2013. Na segunda fase foram realizados os balanços de massa e energia quantificando todas as correntes de entrada e saída das fornalhas em termos mássicos e energéticos permitindo o cálculo do rendimento térmico das fornalhas para avaliar a sua performance. A avaliação energética permitiu concluir que existe um consumo maior de energia proveniente da combustão do Fuel Gás do que do Fuel Óleo, tanto no período de funcionamento normal como no arranque. As fornalhas H0101, H0301 e a H0471 possuem os consumos mais elevados, sendo responsáveis por mais de 70% do consumo da Fábrica de Aromáticos. Na terceira fase foram enunciadas duas medidas para a otimização energética das três fornalhas mais consumidoras de energia, a limpeza mensal e o uso exclusivo de Fuel Gás como combustível. As poupanças energéticas obtidas para uma limpeza mensal foram de 0,3% na fornalha H0101, 0,7% na fornalha H0301 e uma poupança de 0,9 % na fornalha H0471. Para o uso exclusivo de Fuel Gás obteve-se uma poupança de 0,9% na fornalha H0101 e uma poupança de 1,3% nas fornalhas H0301 e H0471. A análise económica efetuada à sugestão de alteração do combustível mostra que os custos de operação sofrerão um aumento anual de 621 679 €. Apesar do aumento dos custos, a redução na emissão de 24% de dióxido de carbono, poderá justificar este aumento na despesa.

Implementação de um processo industrial de coloração de granito

O presente estágio foi desenvolvido na Britafiel. Um dos projectos em que a Empresa se encontra envolvida é o STOCO, pretendendo implementar à escala industrial um processo de coloração de pedra granítica natural para fins decorativos. Foi neste projecto que se enquadrou o estágio. O tema do estágio centra-se no processo de coloração de granito tendo como principal foco a implementação de um processo industrial de produção de granito colorido. O projecto STOCO nasce da necessidade de complementar a actividade da empresa com produtos de maior valor acrescentado para valorização da matéria-prima de base, o granito. STOCO, resultante de Stone Color, é o nome dado ao projecto e ao novo produto que é granito colorido, sob a forma de brita. Pretende-se obter um produto amigo do ambiente e com boas características: manter a textura natural da pedra granítica e assegurar uma boa resistência a factores agressivos. Estudos prévios de qualidade e de toxicidade mostraram que o produto STOCO desenvolvido até então apresenta um bom comportamento face a agressões climatéricas e que não compromete a vida das espécies usadas nos testes (peixes). Em relação aos lixiviados e resíduos da pedra colorida STOCO, estes não apresentaram qualquer problema ambiental, sendo considerado um produto amigo do ambiente. À data de início do presente trabalho estava em funcionamento um equipamento protótipo de produção de granito colorido (100 kg/partida), sendo a instalação e o arranque da unidade industrial (3 ton/h) concretizados no início de 2014, já no decorrer deste trabalho. Os objectivos cumpridos no âmbito deste trabalho foram então a implementação de uma linha industrial de produção de brita colorida, avaliação técnica do processo e do custo industrial de produção associado às matérias-primas. Neste relatório é descrito o processo inicial adoptado e apresentam-se as alterações efectuadas para melhoria do processo produtivo. Resolveram-se problemas como: definição e instalação de equipamentos complementares para a entrada e a saída da brita no equipamento industrial; pó excessivo na brita; cheiro intenso a gás e elevado ruído; adequação do sistema de pintura; e secagem incompleta da brita. Alguns destes problemas não foram totalmente resolvidos, mas sim minimizados. O equipamento industrial necessita ainda de alterações em diversas áreas, que foram identificadas e para as quais são feitas sugestões de melhoria. Conseguiu-se ainda fazer alguns testes para uma possível substituição de alguns constituintes da tinta. Os componentes que entram na composição base da tinta aquosa, são de modo simplificado: ligante, pigmento, solvente e aditivos. Os constituintes que mais encarecem a tinta, e consequentemente o processo em causa, são o ligante e o pigmento. Os estudos efectuados precisam de ser aprofundados, na tentativa de melhorar o processo minimizando os custos de produção. Formalizaram-se os procedimentos escritos de produção STOCO tanto para o protótipo como para o processo industrial e elaborou-se uma ficha técnica de produto para a brita colorida STOCO.

Reconfiguração e desenvolvimento do sistema de controlo de um AGV

O veículo guiado automaticamente (AGV) adquirido pelo Departamento de Engenharia Mecânica (DEM) tem vindo a ficar obsoleto devido ao hardware, que nos dias de hoje começa a dar sinais de falhas bem como falta de peças de substituição, e ao software, sendo o PLC (Programmable Logic Controller) usado muito limitado quanto às suas funções de controlo, ficando as principais tarefas de controlo do AGV a cargo de placas eletrónicas de controlo. Para promover o controlo autónomo do AGV, foi decidido retirar toda a parte de hardware que detinha o controlo do mesmo e passou a ser um novo PLC, com maior capacidade de processamento, a executar todo o tipo de controlo necessário ao funcionamento do mesmo. O hardware considerado apenas incluí, de forma resumida, os motores responsáveis pelo movimento e direção, placa de controlo de potência dos motores, placa de interface entre as saídas digitais do PLC e as entradas da placa de controlo de potência dos motores e os demais sensores necessários à deteção de obstáculos, fins de curso da direção, sensores dos postos de trabalho e avisadores de emergência. Todo o controlo de movimento e direção bem como a seleção das ações a executar passou a ficar a cargo do software programado no PLC assim como a interação entre o sistema de supervisão instalado num posto de controlo e o PLC através de comunicação via rádio. O uso do PLC permitiu a flexibilidade de mudar facilmente a forma como as saídas digitais são usadas, ao contrário de um circuito eletrónico que necessita de uma completa remodelação, tempo de testes e implementação para efetuar a mesma função. O uso de um microcontrolador seria igualmente viável para a aplicação em causa, no entanto o uso do PLC tem a vantagem de ser robusto, mais rápido na velocidade de processamento, existência de software de interface de programação bastante intuitivo e de livre acesso, facilidade de alterar a programação localmente ou remotamente, via rádio, acesso a vários protocolos de comunicação robustos como Modbus, Canbus, Profinet, Modnet, etc., e acesso integrado de uma consola gráfica totalmente programável. iv É ainda possível a sua expansão com adição de módulos de entradas e saídas digitais e/ou analógicas permitindo expandir largamente o uso do AGV para outros fins. A solução está a ser amplamente testada e validada no Laboratório de Automação (LabA) do Departamento de Engenharia Mecânica do ISEP (Instituto Superior de Engenharia do Porto), permitindo a otimização dos sistemas de controlo de direção bem como a interatividade entre o PLC e o programa de interface/supervisão do posto de trabalho.

Controlo unfalsified em sistemas MIMO

Com o crescente progresso tecnológico, surgem sistemas mais eficientes, mas também mais complexos e não-lineares. Isto torna-se mais evidente em sistemas Multi-Input Multi-Output (MIMO), devido a diferentes efeitos que uma entrada possa ter sobre diversas saídas. Para estes sistemas, a obtenção de modelos matemáticos que capturem, com precisão aceitável, a dinâmica do sistema, torna-se cada vez mais complexa e custosa. Sendo que muitos dos sistemas utilizados hoje em dia são MIMO, a diminuição na precisão dos modelos matemáticos é uma adversidade à eficiência dos sistemas de controlo. Isto deve-se a grande parte dos métodos de projeto de controladores terem como base o modelo do sistema. O trabalho realizado nesta dissertação pretende desenvolver uma estrutura de supervisão para sistemas MIMO, com base em controlo Unfalsified, ou Unfalsified Control (UC). Este consiste numa abordagem de controlo adaptativo, cujo processo de adaptação se traduz na seleção de um controlador, de entre um conjunto pré-determinado. Em cada momento é selecionado o controlador que mais se adequa ao objetivo de controlo pretendido. A utilização de UC representa uma possível solução para o problema apresentado, pois utiliza apenas dados experimentais recolhidos do funcionamento do processo. Assim, contorna a necessidade da existência de modelos do processo. Existem, no entanto, dificuldades associadas à comutação de controladores, pelo que este trabalho pretende também desenvolver uma estrutura de Bumpless Transfer (BT), de forma a reduzir estes efeitos. Finalmente, a utilização de dados experimentais implica que a aplicação de UC a um processo está apenas limitada ao ajuste dos parâmetros do sistema de supervisão, e à existência de um conjunto de controladores adequados.

Segurança no nível físico em sistemas multi-antena com diretividade na informação

Os sistemas de comunicação sem fios são sistemas de difusão por natureza. Devido a essa sua natureza, um dos problemas inerentes à mesma deve-se à segurança e ao secretismo, pois se o canal é partilhado a informação facilmente é obtida por um utilizador não autorizado, ao contrário dos sistemas de comunicação com fios. Tradicionalmente, a introdução de segurança em sistemas de comunicação, resulta na encriptação da informação, resultante de protocolos de encriptação. No entanto, a segurança através da criptografia baseia-se na premissa de que o utilizador não autorizado tem uma capacidade de processamento limitada, pois senão poderia simplesmente tentar todas as combinações possíveis e obter a chave de encriptação. Como a capacidade de processamento tem crescido exponencialmente, este tipo de sistemas tem se tornado cada vez mais complexos para não se tornarem obsoletos. A introdução de segurança na camada física torna-se então uma opção apelativa pois pode servir como um complemento, visto que os sistemas de criptografia funcionam em camadas superiores independentes da camada fisica, apresentando assim uma abordagem multi-camada em termos de segurança. Tipicamente as técnicas de segurança no nível físico podem se agrupar em 2 tipos: técnicas que se baseiam em códigos, ou técnicas que exploram variações temporais e espaciais do canal. As primeiras diminuem a eficiência espectral do sistema, e as segundas apresentam bons resultados em ambientes dinâmicos, mas em ambientes estáticos não são muito promissores. Há também a necessidade de aumentar as taxas de transmissão nos próximos sistemas de comunicação. Devido a estes requisitos, uma das tecnologias propostas para a nova geração de comunicações, é uma tecnologia baseada numa arquitectura Multiple-Input-Multiple-Output(MIMO). Esta tecnologia é promissora e consegue atingir taxas de transferências que correspondem aos requisitos propostos. Apresenta-se assim uma nova técnica de segurança no nível físico, que explora as caracteristicas físicas do sistema, como um complemento a outras medidas de segurança em camadas mais altas. Esta técnica não provoca diminuição da eficiência espectral e é independente do canal, o que tenta solucionar os problemas das restantes técnicas já existentes.

Out-of-plane behavior of masonry infill walls

In order to investigate the out-of-plane behaviour of masonry infill walls, quasi-static testing was performed on a masonry infill walls built inside a reinforced concrete frame by means of an airbag system to apply the uniform out-of-plane load to each component of the infill. The main advantage of this testing setup is that the out-of-plane loading can be applied more uniformly in the walls, contrarily to point load configuration. The test was performed under displacement control by selecting the mid-point of the infill as control point. Input and output air in the airbag was controlled by using a software to apply a specific displacement in the control point of the infill wall. The effect of the distance between the reaction frame of the airbag and the masonry infill on the effective contact area was previously analysed. Four load cells were attached to the reaction frame to measure the out-of-plane force. The effective contact area of the airbag was calculated by dividing the load measured in load cells by the pressure inside the airbag. When the distance between the reaction walls and the masonry infill wall is smaller, the effective area is closer to the nominal area of the airbag. Deformation and crack patterns of the infill confirm the formation of arching mechanism and two-way bending of the masonry infill. Until collapse of the horizontal interface between infill and upper beam in RC frame, the infill bends in two directions but the failure of that interface which is known as weakest interface due to difficulties in filling the mortar between bricks of last row and upper beam results in the crack opening trough a well-defined path and the consequent collapse of the infill.

In-plane and out-of plane experimental characterization of rc masonry infilled frames

Seismic investigations of typical south European masonry infilled frames were performed by testing two reduced scale specimens: one in the in-plane direction and another in the out-ofplane direction. Information about geometry and reinforcement scheme of those structures constructed in 1980s were obtained by [1]. The specimen to be tested in the in-plane direction was constructed as double leaf masonry while the specimen for testing in the out-of-plane direction is constructed with only its exterior leaf since the recent earthquakes have highlighted the vulnerability of the external leaf of the infills in out-of-plane direction [2]. The tests were performed by applying the pre-defined values of displacements in the in-plane and out-of-plane directions in the control points. For in-plane testing it was done by hydraulic actuator and for out-of-plane testing through the application of an airbag. Input and output air in the airbag was controlled by using a software to apply a specific displacement in the control point of the infill wall. Mid-point of the infill was assumed as a control point for outof- plane testing. Deformation and crack patterns of the infill confirm the formation of two-way arching mechanism of the masonry infill until collapse of the upper horizontal interface between infill and frame which is known as weakest interface due to difficulties in filling the mortar between bricks of last row and upper beam. This results in the crack opening through a welldefined path and the consequent collapse of the infill.

Synapse formation on adult-born hippocampal neurons.

It is now widely accepted that adult neurogenesis plays a fundamental role in hippocampal function. Neurons born in the adult dentate gyrus of the hippocampus undergo a series of events before they fully integrate in the network and eventually become undistinguishable from neurons born during embryogenesis. Adult hippocampal neurogenesis is strongly regulated by neuronal activity and neurotransmitters, and the synaptic integration of adult-born neurons occurs in discrete steps, some of which are very different from perinatal synaptogenesis. Here, we review the current knowledge on the development of the synaptic input and output of neurons born in the adult hippocampus, from the stem/progenitor cell to the fully mature neuron. We also provide insight on the regulation of adult neurogenesis by some neurotransmitters and discuss some specificities of the integration of new neurons in an adult environment. The understanding of the mechanisms regulating the synaptic integration of adult-born neurons is not only crucial for our understanding of brain plasticity, but also provides a framework for the manipulation and monitoring of endogenous adult neurogenesis as well as grafted cells, for potential therapeutic applications.

Data Envelopment Analysis (DEA) : A pedagogical guide for decision makers in the public sector

This guide introduces Data Envelopment Analysis (DEA), a performance measurement technique, in such a way as to be appropriate to decision makers with little or no background in economics and operational research. The use of mathematics is kept to a minimum. This guide therefore adopts a strong practical approach in order to allow decision makers to conduct their own efficiency analysis and to easily interpret results. DEA helps decision makers for the following reasons: - By calculating an efficiency score, it indicates if a firm is efficient or has capacity for improvement. - By setting target values for input and output, it calculates how much input must be decreased or output increased in order to become efficient. - By identifying the nature of returns to scale, it indicates if a firm has to decrease or increase its scale (or size) in order to minimize the average cost. - By identifying a set of benchmarks, it specifies which other firms' processes need to be analysed in order to improve its own practices.

Diseño e implementación de un framework de persistencia

Los Frameworks constituyen el nuevo paradigma en cuanto al desarrollo de software se refiere. Entre sus principales características se encuentran la facilidad para la reutilización de código. En este marco específico proporcionados por la tecnología usaremos la tecnología JAVA y su extensión en cuanto a la persistencia de datos. El Framework de persistencia es el responsable de gestionar la lógica de acceso a los datos en un SGBD (Sistema de Gestión de Bases de Datos), ya sea de entrada o salida, y ocultando los detalles más pesados relativos a la estructura propia de la Base de Datos utilizada, de manera completa y transparentemente. En conclusión, este proyecto se basa en un análisis del los Frameworks existentes, analizando sus características y profundizando en los detalles concretos de su actividad y manejo en cuanto a la persistencia.

A WiMAX-based implementation of network MIMO for indoor wireless systems

It is well known that multiple-input multiple-output (MIMO) techniques can bring numerous benefits, such as higher spectral efficiency, to point-to-point wireless links. More recently, there has been interest in extending MIMO concepts tomultiuser wireless systems. Our focus in this paper is on network MIMO, a family of techniques whereby each end user in a wireless access network is served through several access points within its range of influence. By tightly coordinating the transmission and reception of signals at multiple access points, network MIMO can transcend the limits on spectral efficiency imposed by cochannel interference. Taking prior information-theoretic analyses of networkMIMO to the next level, we quantify the spectral efficiency gains obtainable under realistic propagation and operational conditions in a typical indoor deployment. Our study relies on detailed simulations and, for specificity, is conducted largely within the physical-layer framework of the IEEE 802.16e Mobile WiMAX system. Furthermore,to facilitate the coordination between access points, we assume that a high-capacity local area network, such as Gigabit Ethernet,connects all the access points. Our results confirm that network MIMO stands to provide a multiple-fold increase in spectralefficiency under these conditions.

On fast-decodable space-time block codes

We focus on full-rate, fast-decodable space–time block codes (STBCs) for 2 x 2 and 4 x 2 multiple-input multiple-output (MIMO) transmission. We first derive conditions and design criteria for reduced-complexity maximum-likelihood (ML) decodable 2 x 2 STBCs, and we apply them to two families of codes that were recently discovered. Next, we derive a novel reduced-complexity 4 x 2 STBC, and show that it outperforms all previously known codes with certain constellations.

On high-rate full-diversity 2x2 space-time codes with low-complexity optimum detection

The 2×2 MIMO profiles included in Mobile WiMAX specifications are Alamouti’s space-time code (STC) fortransmit diversity and spatial multiplexing (SM). The former hasfull diversity and the latter has full rate, but neither of them hasboth of these desired features. An alternative 2×2 STC, which is both full rate and full diversity, is the Golden code. It is the best known 2×2 STC, but it has a high decoding complexity. Recently, the attention was turned to the decoder complexity, this issue wasincluded in the STC design criteria, and different STCs wereproposed. In this paper, we first present a full-rate full-diversity2×2 STC design leading to substantially lower complexity ofthe optimum detector compared to the Golden code with only a slight performance loss. We provide the general optimized form of this STC and show that this scheme achieves the diversitymultiplexing frontier for square QAM signal constellations. Then, we present a variant of the proposed STC, which provides a further decrease in the detection complexity with a rate reduction of 25% and show that this provides an interesting trade-off between the Alamouti scheme and SM.

Mutual information of IID complex Gaussian signals on block Rayleigh-faded channels

We present a method to compute, quickly and efficiently, the mutual information achieved by an IID (independent identically distributed) complex Gaussian signal on a block Rayleigh-faded channel without side information at the receiver. The method accommodates both scalar and MIMO (multiple-input multiple-output) settings. Operationally, this mutual information represents the highest spectral efficiency that can be attained using Gaussiancodebooks. Examples are provided that illustrate the loss in spectral efficiency caused by fast fading and how that loss is amplified when multiple transmit antennas are used. These examples are further enriched by comparisons with the channel capacity under perfect channel-state information at the receiver, and with the spectral efficiency attained by pilot-based transmission.

Mutual Information of IID complex Gaussian signals on block Rayleigh-faded channels

We present a method to compute, quickly and efficiently, the mutual information achieved by an IID (independent identically distributed) complex Gaussian signal on a block Rayleigh-faded channel without side information at the receiver. The method accommodates both scalar and MIMO (multiple-input multiple-output) settings. Operationally, this mutual information represents the highest spectral efficiency that can be attained using Gaussiancodebooks. Examples are provided that illustrate the loss in spectral efficiency caused by fast fading and how that loss is amplified when multiple transmit antennas are used. These examples are further enriched by comparisons with the channel capacity under perfect channel-state information at the receiver, and with the spectral efficiency attained by pilot-based transmission.