Sistemas solares térmicos por medida: avaliação de comportamento térmico a longo prazo

Tese de mestrado integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2014

Projeto de comportamento térmico, certificação energética e ensaios acústicos

O presente relatório incluído na Unidade Curricular de Dissertação/Projeto/Estágio do Mestrado (DIPRE) em Engenharia Civil do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) e desenvolvido no âmbito do estágio curricular realizado na empresa Asl & Associados, tem como principais objetivos a minha integração no mercado de trabalho e obtenção de experiência profissional. Neste trabalho, serão abordados temas como as introduções teóricas ao Comportamento Térmico e Acústico de Edifícios de Habitação, estudos de casos práticos como o Projeto de Comportamento Térmico de uma grande intervenção, Certificação Energética de edifícios existentes com base no Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação e Ensaios Acústicos de Edifícios de acordo com o Regulamento dos Requisitos Acústicos dos Edifícios. O projeto realizado consistiu no estudo do comportamento térmico do edifício na Avenida Marechal Gomes da Costa nº802, no Porto. Nesse estudo realizou-se a verificação das soluções construtivas, por vezes foram propostas alterações das mesmas de modo a verificar os requisitos impostos pelo REH e foi realizada a emissão do seu pré-certificado. A maior parte do período em que decorreu o estágio na empresa foi preenchida com a realização de certificados energéticos de frações autónomas e de moradias. Para a recolha da informação necessária à sua elaboração, foram efetuadas várias vistorias aos imóveis referidos. Foram também efetuados durante o estágio, ensaios acústicos a edifícios de habitação e comércio e elaborado o respetivo relatório de ensaio.

Estudo do comportamento térmico de uma caldeira com ante-fornalha alimentada a biomassa florestal

As caldeiras são equipamentos de extrema importância na maioria das indústrias portuguesas. É prática frequente os projectos de caldeiras possuírem apenas cálculos de materiais ou estruturais, nunca abordando as questões térmicas das mesmas. Neste contexto surge o presente trabalho que teve como principal objectivo estudar e modelar o comportamento térmico de uma caldeira alimentada a biomassa florestal. A caldeira em estudo é uma caldeira tubos de fumo com ante-fornalha, alimentada a biomassa e com pressão de funcionamento de 10 bar. A primeira parte do trabalho consistiu no levantamento de toda a informação relativa aos aspectos construtivos da caldeira e as condições de operação da mesma, através da consulta do seu projecto. O estudo do comportamento térmico da caldeira foi dividido em 2 partes: a modelação do comportamento térmico na ante-fornalha seguido da modelação do comportamento térmico do feixe tubular. Na ante fornalha admitiu-se que o calor seria transferido do gás para as paredes da mesma por convecção e por radiação, tendo-se utilizado o Método de Hottel para modelar a transferência de calor por radiação. No feixe tubular a transferência de calor por radiação foi desprezada, tendo-se considerado apenas transferência de calor por condução e convecção entre os gases quentes e a água. Os resultados obtidos mostram que, na ante-fornalha, o peso da potência transferida por radiação (96%) é muito superior à potência transferida por convecção (4%), tendo-se obtido os valores de 384,8 kW e de 16,0 kW para a potência térmica transferida por radiação e por convecção, respectivamente. O valor obtido para a temperatura dos gases na ante-fornalha foi de 1085 K. No feixe tubular a potência térmica transferida por convecção foi de 2559 kW tendo-se obtido o valor de 240ºC para a temperatura de exaustão dos gases pela chaminé. As perdas para o exterior foram estimadas em 1,5 %. O balanço global de energia à caldeira indicou um peso para a potência transferida por convecção de 86,3% e para a potência transferida por radiação de 13,6%. O rendimento da caldeira foi calculado pelo método das perdas tendo-se obtido o valor de 39%.

Aplicação do Ensaio de Porta Ventiladora ao Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

Com a crescente sensibilização mundial relativa ao aquecimento global, provocado pela alta quantidade de emissão de gases com efeito de estufa, torna-se imperativa a redução de consumos de combustíveis fósseis e consecutivas emissões. Ao nível da construção civil, uma intervenção eficaz na prevenção de perdas de ar aquecido poderá levar a diminuições superiores a 50% na utilização de energia. Este trabalho pretende estudar a importância da eficiência energética nos edifícios, com especial enfoque na sua permeabilidade ao ar. O ensaio de porta ventiladora permite avaliar esta permeabilidade e identificar os locais onde se dão as infiltrações, nomeadamente com auxílio da câmara térmica. O principal objectivo é estudar a aplicação deste ensaio na legislação em desenvolvimento no âmbito da certificação energética, através da comparação dos resultados de quatro habitações distintas. Também ao nível da eficiência energética, será obtida a classe energética, segundo a legislação em vigor à corrente data em Portugal, de uma das habitaçãoes ensaiadas e propostas medidas de melhoria para o desempenho energético desta. Do estudo efectuado é destacado o facto de o valor de renovações horárias do ar interior de uma fracção ser sempre inferior quando obtido unicamente através da legislação em desenvolvimento, em comparação com a obtenção deste através da legislação com auxílio do ensaio da porta ventiladora, o que leva a um grande desincentivo na utilização deste.

Estudo do comportamento térmico de edifícios de habitação segundo o RCCTE e o REH

Com a melhoria das condições de vida verificada nas últimas décadas em Portugal e no mundo, tem-se assistido a um importante desenvolvimento dos atributos funcionais dos edifícios, onde o conforto térmico assume um papel importante, é nesse sentido que a presente dissertação aborda a área do Desempenho Térmico de Edifícios, mais precisamente os do sector residencial. Esta dissertação dividiu-se em três grandes partes: inicialmente é feito um enquadramento teórico do tema, em seguida faz-se a apresentação das metodologias de cálculo e, por último, a apresentação do caso de estudo e análise dos resultados. Procura-se analisar a situação energética no sector residencial, dando particular ênfase às causas e medidas correctivas a aplicar para evitar o aumento do consumo de energia. Também são abordadas as metodologias presentes na Legislação Portuguesa em vigor, e nas novas propostas que espera-se que entrem em vigor a 1 de Dezembro de 2013. Sendo que o principal objectivo desta dissertação é o estudo da nova proposta legislativa e apresentar um documento que procure efectuar uma comparação detalhada entre o DL 80/2006, de 4 de Abril e o DL 118/20013, de 20 de Agosto e sobretudo referir quais as implicações ao nível das soluções construtivas adoptadas e da certificação energética. Após esta analise, é apresentado um caso de estudo que consiste num edifício de habitação unifamiliar que será alvo da aplicação destes dois documentos. Por último é apresentada uma análise dos resultados comparando a classe energética conseguida pelo edifício através das duas metodologias de cálculo.

Modelação do comportamento térmico do betão em massa : aplicação a uma barragem de BCC

A presente dissertação tem como objectivo efectuar o estudo do comportamento térmico de estruturas com betão em massa através do Método de Schmidt e compará-lo com outros métodos. A análise do comportamento do betão reveste-se de extrema importância em diversos domínios, de entre os quais se pode referir o que visa evitar a fissuração de origem térmica decorrente do calor de hidratação. Pelo motivo enunciado torna-se necessária dispor de metodologias de análise que requerem a mobilização de meios de cálculo. Existem diferentes métodos para o cálculo das temperaturas: uns mais simples, outros mais complexos, uns mais rápidos, outros mais demorados, uns mais onerosos e outros mais económicos. O conhecimento dos vários métodos permite adequá-los à especificidade de cada obra. Para realizar os vários procedimentos pode recorrer-se a programas informáticos de cálculo, como por o Excel ou utilizar Software Específico. Nesta dissertação apresenta-se uma metodologia de cálculo baseada no Método de Schmidt e faz-se a comparação com o Método de Solução Analítica. Utiliza-se também este Método no cálculo das temperaturas das várias camadas de uma barragem. O Método de Schmidt é ainda aplicado a um caso real de uma barragem da Tailândia construída em Betão Compactado com Cilindros e os resultados obtidos são comparados com outros Métodos de Análise Numérica de Barragens.

Comparação entre resultados experimentais e computacionais do comportamento térmico de um ambiente

O presente trabalho apresenta uma comparação entre resultados computacionais, obtidos através do "software" EnergyPlus e experimentais do comportamento térmico de um ambiente condicionado e não condicionado. Para tanto, monitoraram-se os dados climáticos de radiação, velocidade do vento e temperatura, no período de 11 a 20 de janeiro de 2002 e produziu-se um arquivo climático. Simultaneamente, fez-se a aquisição das temperaturas de uma sala-teste, localizada no terceiro pavimento de um prédio na cidade de Porto Alegre, bem como das salas adjacentes. As temperaturas do ar de insuflamento e de retorno dos condicionadores de ar, localizados na sala-teste, foram medidas durante o dia, em seis dias do período de monitoramento. Mediu-se também a velocidade do ar de retorno e determinou-se a potência sensível de refrigeração. Os ganhos de calor interno da sala também foram medidos e utilizaramse as formulações apresentadas pela ASHRAE, 2001, para determiná-los em relação às pessoas e à infiltração. Tais dados foram declarados ao programa como variáveis de entrada. As simulações do comportamento térmico da sala-teste foram implementadas informando-se ao programa a temperatura das salas ou os coeficientes de uma equação representativa das mesmas. Por considerar que a primeira representava melhor as condições térmicas das salas contíguas, utilizou-se esta modalidade para análise As simulações foram conduzidas, alterando-se opções fornecidas pelo programa: modelo de céu isotrópico e anisotrópico, coeficiente de convecção simples e detalhado. Os resultados da carga térmica e temperatura ambiente da sala-teste obtidos nas simulações foram comparados com os dados experimentais do período de monitoramento. A melhor concordância foi obtida para o modelo anisotrópico, coeficiente de convecção detalhado. Constatou-se uma grande discrepância entre as cargas térmicas, para o modelo de convecção simples. Assim, conclui-se que o "software" EnergyPlus representa bem o comportamento térmico de uma edificação "termicamente pesada" para coeficiente de convecção detalhado, necessitando pesquisa para as demais edificações.

Avaliação do comportamento térmico do protótipo habitacional Alvorada

O presente trabalho trata da verificação, in loco, do comportamento térmico de um protótipo de edificação térrea unifamiliar, de padrão popular, construído no Campus da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, na cidade de Porto Alegre/RS (30º 02' S; 51º 13'O). A edificação, denominada “protótipo Alvorada”, foi desenvolvida a partir dos princípios e pressupostos básicos de sustentabilidade. O projeto original considerou os aspectos climáticos do local de implantação e buscou minimizar a utilização de materiais poluentes, tóxicos ou de alto conteúdo energético. Durante as quatro estações, em um período de doze meses (entre maio de 2003 e maio de 2004), foram realizadas medições em intervalos horários de diversas variáveis ambientais no interior da edificação. Os dados internos foram comparados com os dados externos obtidos em uma estação meteorológica localizada nas imediações do protótipo. O principal critério utilizado para a avaliação do comportamento térmico do protótipo Alvorada, foi o diagrama bioclimático de Givoni (1992) para países em desenvolvimento e de clima quente. Os resultados indicaram que, durante o ano de monitoramento, o número de horas de conforto foi triplicado no interior do protótipo (em relação às condições externas). A construção conseguiu amenizar os valores extremos de temperatura e reduziu consideravelmente o número de horas com umidade relativa superior a 80%.

Análise experimental e numérica do comportamento térmico de um coletor solar acumulador

Esta tese apresenta um estudo do comportamento térmico de um coletor solar acumulador e desenvolve uma metodologia para medir a sua eficiência diária. O coletor solar acumulador está instalado na face norte do prédio de Energia Solar da UFRGS e possui cerca de 26 m2. É constituído de uma massa espessa de concreto com uma superfície absorvente feita de tijolos, possuindo uma cobertura dupla de vidros colocada de modo a deixar um espaço para a circulação de ar. Os raios solares atravessam a cobertura de vidro e aquecem a massa absorvente de tijolo, a qual aquece o ar que é introduzido no interior da construção por efeito de termossifão. Uma das principais características do coletor solar acumulador consiste no fato de que a resposta do coletor é defasada no tempo. Este fenômeno permite que o coletor entregue calor ao ambiente mesmo após o término da radiação solar. Essa defasagem dos picos de energia térmica ocorre devido ao baixo valor da difusividade térmica do concreto. Este trabalho foi dividido em duas etapas. A primeira etapa consistiu na montagem de um calorímetro para controle e monitoração das variáveis envolvidas. No interior do calorímetro foram instaladas 36 garrafas com água. As temperaturas dos conteúdos das garrafas, do coletor solar e as radiações envolvidas foram monitoradas através de 26 sensores de temperatura de CI, 8 sensores resistivos PT100 e dois sensores de radiação fotovoltaicos. Para obter as medidas dos sensores instalados foi feita a montagem de um sistema de aquisição de dados interfaceado a um microcomputador A segunda etapa consistiu na produção de um programa computacional, escrito em linguagem Fortran 90, para simular o comportamento térmico dos diversos elementos constituintes do coletor, determinar a potência térmica do coletor solar e sua eficiência diária. Para a simulação numérica do coletor solar acumulador, adotou-se um modelo simplificado bidimensional do mesmo. Foi integrada, através do Método dos Volumes Finitos, a equação de difusão de calor transiente em 2 dimensões. Na formulação das equações lineares optou-se pelo emprego das diferenças centrais no espaço e formulação explícita no tempo. Ao todo foram produzidas 4 malhas computacionais, com distintos refinamentos e foi realizado o estudo da estabilidade numérica das diversas malhas. Através da montagem experimental obtiveram-se várias características térmicas do comportamento do sistema, entre as quais, a transmitância da cobertura, curvas de temperatura do ar fornecido ao calorímetro e curva da eficiência diária do coletor solar . Através da simulação numérica foi possível determinar a potência térmica que o coletor entrega para o laboratório, a eficiência do coletor, os campos de temperatura e a vazão mássica nos diversos canais interiores do coletor solar.

Estudo do comportamento térmico e da luminescência de filmes de quitosana com os íons Eu3+ e Tb3+

Films of chitosan with trivalent lanthanides ions Eu3+ and Tb3+ were respectively prepared in the ratio of 3:1 m/m (chitosan: lanthanide) and 6:1 m/m (chitosan: lanthanide). There were no formations of films in a ratio of 1:1 m/m (chitosan: lanthanides). The films of chitosan with the Tb3+ ion have the same transparent appearance than the pure chitosan films. The film of chitosan with Eu3+ ion has a muddy appearance. These films present good resistance to tear. The appearance of the compounds prepared in ratio 1:1m/m is a white powder. The films and compounds of chitosan were characterized by Elementary Analysis (CHN), Thermal Analysis (TG/DTG) and Spectroscopy of Luminescence. The CHN analysis was made only for compounds prepared in ratio 1:1m/m, suggesting that these compounds possess the formula QUILn.6H2O, where QUI = Chitosan and Ln = Lanthanide. The results of the curves TG/DTG indicated that there are strong interactions between Eu3+ or Tb3+ and chitosan, causing a lesser lost of mass in the films. The luminescence analysis showed that the films of chitosan with the ions Eu3+ and Tb3+ present emissions in the region of the visible one, with bands of the chitosan and of the Eu3+ ion. The luminescence analysis of the compounds of chitosan with the Eu3+ and Tb3+ ions suggest that the chitosan does not transfer into energy to the ions lanthanides, however the chemical neighborhood around of the ion lanthanides breaks the selection rules and, conseqüently the 4f-4f transitions of the lanthanide ions are observed

Estudo do comportamento térmico dos compostos de Ag+ e Pb2+ com o ligante 1,4-bis(3-carbóxi-3-oxo-prop-1-enil)benzeno

Este trabalho reporta o estudo de compostos binários do dicarboxilato 1,4-bis(3-carbóxi-3-oxo-prop-1-enil)benzeno, C6H4(-CH=CH-CO-COO-)2 , com os cátions metálicos Ag+ e Pb2+, obtidos a partir de soluções aquosas do ligante e dos nitratos dos cátions metálicos, em proporções estequiométricas. Para a caracterização e o estudo do processo de decomposição térmica desses compostos foram empregadas Espectrofotometria de Absorção na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), Análise Elementar (C, H), Complexometria com EDTA, Termogravimetria (TG) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC).

Influência de nitrato de paládio, nitrato de magnésio e nitrato de níquel no comportamento térmico de arsênio em açúcares por espectrometria de absorção atômica em forno de grafite

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Comportamento térmico de composto ciclopaladados binucleares contendo azo-ligantes aniônicos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Comportamento térmico do 8-quinolinol e seus nitro-derivados

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Síntese, caracterização e comportamento térmico de amidossulfonatos de terras raras

Hydrated compounds prepared in aqueous solution by reaction between amidosulfonic acid [H3NSO3] and suspensions of rare earth hydroxycarbonates [Ln2(OH)x(CO3)y.zH2O] were characterized by elemental analysis (% Ln, % N and % H), infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetry (TG). The compounds presented the stoichiometry Ln(NH2SO3)3.xH2O (where x = 1, 5, 2.0 or 3.0). The IR spectra showed absorptions characteristic of H2O molecules and NH2SO3 groups. Degree of hydration, thermal decomposition steps and formation of stable intermediates of the type [Ln2(SO4)3] and (Ln2O2SO4), besides formation of their oxides, was determined by thermogravimetry.