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Estudo do potencial de aproveitamento de energia geotérmica de baixa entalpia em Portugal Continental

Palavras-chave: Energia Geotérmica,Entalpia,Recursos Geotérmicos,Geotermia Superficial,Bombas de Calor Geotérmicas,Geothermal Energy,Enthalpy,Geothermal Resources,Shallow Geothermal,Ground Source Heat Pumps

O aquecimento global, associado à elevada dependência nos combustíveis fósseis e ao crescente consumo energético, provocou situações dramáticas e impactes ambientais, bem como impactes socio-económicos. No sentido de inverter este cenário surgiram as energias renováveis para produção de energia eléctrica e para reduzir a dependência do petróleo, do carvão, etc., os quais são altamente poluentes e estão nos limites das suas reservas. Neste contexto surge o estudo da Energia Geotérmica. Esta energia, que se encontra no subsolo, tem-se afirmado como uma das alternativas, mas com fraco crescimento, quando comparado com outras energias renováveis. O aproveitamento da energia geotérmica, quer seja de alta entalpia, para produção de energia eléctrica, de baixa entalpia para usos directos ou de muito baixa entalpia para climatização de edifícios, tornase solução evidente, eficaz e rentável face a energias renováveis como a solar ou a eólica, uma vez que pode ser utilizada em continuidade. A energia geotérmica é já bastante usada mundialmente, mas ainda requer incentivos para um maior desenvolvimento em muitos países. No nosso país, apenas na ilha de S. Miguel nos Açores há produção de electricidade de forma significativa através da energia geotérmica, e no Continente basicamente apenas há aproveitamentos dos pólos termais para efeitos de climatização. Este estado insípido de Portugal na utilização da Energia Geotérmica, exige um grande impulso, principalmente a Energia Geotérmica de Baixa Entalpia e de Muito Baixa Entalpia, para que possam ter um papel de destaque no contributo para o mix energético nacional. Com esta dissertação pretende-se contribuir para a divulgação da Energia Geotérmica de Baixa Entalpia e de Muito Baixa Entalpia como alternativa sólida às energias primárias para produção de energia eléctrica, aquecimento e climatização de edifícios.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Implementação da directiva ATEX no sector industrial

Palavras-chave: explosão,ATEX,segurança,avaliação,explosion,ATEX,safety,assessment

O presente documento aborda a temática da segurança em atmosferas explosivas e tem por título: “Implementação da directiva ATEX no sector industrial”. O trabalho foi desenvolvido no âmbito da Dissertação de Mestrado em Segurança aos Incêndios Urbanos, no Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra. A redução do risco de explosão associado a atmosferas explosivas é extremamente importante tendo em conta os danos significativos que este tipo de incidente normalmente causa nas pessoas, instalações e ambiente e os consequentes prejuízos económicos que daí advêm. Com a preocupação em diminuir a ocorrência de explosões acidentais e eventuais incêndios consequentes, o Parlamento e o Conselho Europeu publicaram a Directiva 94/9/CE, aplicável aos aparelhos e sistemas de protecção destinados a serem utilizados em atmosferas potencialmente explosivas e a Directiva 99/92/CE que estabelece as prescrições mínimas destinados a promover a melhoria da protecção, da segurança e da saúde dos trabalhadores, susceptíveis de serem expostos a riscos derivados de atmosferas explosivas. Com a publicação das duas Directiva ATEX, foi criado um enquadramento legislativo, com objectivo de proteger as instalações sujeitas a atmosferas explosivas e os trabalhadores que nelas laboravam. Em Portugal a transposição da Directiva 99/92/CE de 16 de dezembro foi feita através do Decreto-lei n.º 236/2003, de 30 de setembro. Passou a ser obrigatório classificar as áreas onde se possam formar atmosferas explosivas, de acordo com a frequência e duração das mesmas. Esta classificação impõe requisitos específicos na selecção dos equipamentos a utilizar nessas áreas, garantindo o nível de protecção mais adequado aos trabalhadores. O empregador é obrigado a reunir um conjunto de medidas definidas num manual de protecção contra explosões, bem como a adequar as instalações em função dos riscos detectados e a proceder à formação do pessoal a prestar serviço nessas áreas. É por isso de extrema importância que as empresas desenvolvam uma análise sobre a possibilidade da existência de atmosferas explosivas nas suas actividades.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Influência do suporte nas características da argamassa aplicada

Palavras-chave: Argamassas de revestimento

Os revestimentos exteriores são a primeira linha de defesa dos edifícios contra as ações externas, como o vento, a chuva e as variações de temperatura. Por estes motivos, é fundamental a garantia de um comportamento adequado face às solicitações, assim como uma funcionalidade estética agradável e duradoura. Os revestimentos mais utilizados no nosso país continuam a ser os rebocos de argamassas, podendo ser à base de cal ou de cimento, tradicionais, in-situ ou ainda pré-doseadas. As características das argamassas são, geralmente, determinadas através de provetes realizados em laboratório, com condições ambientais específicas regulamentadas pelas respetivas normas. No entanto, o comportamento não será o mesmo para argamassas aplicadas em moldes laboratoriais e para suportes reais. Como tal, é importante perceber se o seu comportamento será influenciado pelas características do suporte e da interface entre os vários materiais de construção. Devido à falta de informação que caracteriza estes produtos, o presente trabalho teve como objetivo analisar alguns dos fatores que podem influenciar as características das argamassas após a sua aplicação no suporte. Desta forma pretendeu-se analisar a influência do tipo de suporte e das condições de cura nas características finais de diferentes tipos de argamassas, nomeadamente, argamassas de cimento e monomassas

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Análise e dimensionamento de vigas de betão armado com aberturas

Palavras-chave: Vigas de betão armado

Num projecto é necessário prever as zonas de passagem de instalações técnicas, nomeadamente, redes de abastecimento e esgotos, condutas de ar-condicionado, rede eléctrica e rede de comunicações. Usualmente, os elementos constituintes destas redes são dispostos na zona inferior das vigas juntos aos respectivos apoios, geralmente pilares, sendo posteriormente ocultados por um tecto falso. A necessidade de projectar aberturas transversais nas viga surge quando, do ponto vista económico, o espaço inutilizado no pé-direito de um andar para acomodar as instalações é considerável em comparação com a altura total do edifício, e/ou em edifícios com muitos pisos. Reis (2012) apresenta uma introdução à análise e dimensionamento de vigas com aberturas com base em modelos de escoras e tirantes. Nesse estudo foram analisadas vigas simplesmente apoiadas com aberturas em zonas pré-definidas da viga. Na presente dissertação este procedimento foi generalizado, determinando de forma explícita as zonas onde as aberturas podem ser realizadas e as suas dimensões máximas. Dado um modelo de escoras e tirantes para uma viga sem aberturas, é descrito o procedimento para a inserção de uma abertura com localização e dimensões arbitrárias, dentro de limites anteriormente definidos. O trabalho consta das seguintes partes: (i) pequena revisão bibliográfica sobre o Método de Escoras e Tirantes, e sobre a sua aplicação à análise do efeito de aberturas em vigas, (ii) determinação das zonas de possível localização das aberturas e das suas dimensões máximas; (iii) apresentação de procedimentos para a concepção, dimensionamento e pormenorização de vigas com aberturas junto a um apoio; (iv) análise do efeito das aberturas por comparação com o comportamento de uma viga similar sem aberturas, com particular atenção à variação da quantidade de armadura em função do efeito da abertura e da esbelteza da viga, e por fim, (v) apresentação de um exemplo de aplicação.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Exigências e métodos de avaliação de desempenho de sistemas de isolamento térmico pelo exterior. Avaliação do comportamento térmico e acústico de soluções com revestimento cerâmico colado

Palavras-chave: sistema isolamento térmico exterior,requisitos,métodos de ensaio,revestimento cerâmico,ladrilho cerâmico,simulação do atraso térmico,simulação do isolamento a sons aéreos,external thermal insulation system,requirements,test methods,ceramic coating,ceramic tile,thermal delay simulation,airborne sound insulation simulation

As preocupações crescentes da sociedade atual com a poupança energética, sustentabilidade e, simultaneamente a exigência de padrões de conforto cada vez mais elevados, torna imperativo o estudo de soluções construtivas que preencham estes requisitos. A constituição da envolvente dos edifícios poderá ter um grande impacto quer na poupança energética quer no conforto no seu interior. Sendo as paredes de fachada o elemento que ocupa tradicionalmente uma maior área da envolvente opaca, é nele que se poderá atuar. O isolamento térmico exterior de paredes é uma solução construtiva que apresenta inúmeras vantagens, como por exemplo a manutenção da inércia térmica, a correção das pontes térmicas e a redução das condensações superficiais, tornando-o numa alternativa a ter em consideração para a envolvente de edifícios. Porém, a sua utilização não é isenta de desvantagens e limitações. A principal desvantagem da colocação de isolamento térmico pelo exterior é a sua fragilidade ao impacto e perfuração. Ora, havendo no nosso país uma tradição muito marcada na aplicação de revestimentos cerâmicos, eles podem ser usados no revestimento de paredes com isolamento térmico exterior, dando resposta às limitações da solução anterior. Tendo em vista esta hipótese, é fundamental conhecer os requisitos e ensaios de avaliação de desempenho, bem como antever as exigências que se devem impor ao sistema de isolamento térmico exterior com revestimento cerâmico. Neste trabalho é realizado, adicionalmente, o cálculo do atraso térmico e do isolamento a sons aéreos exibidos pelas soluções convencionais de isolamento térmico colocado pelo exterior e por aquelas mesmas soluções revestidas com ladrilhos cerâmicos. Assim, é possível avaliar as melhorias no desempenho térmico e acústico quando no sistema de isolamento térmico pelo exterior se aplica revestimento cerâmico.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Avaliação comparativa entre um Pavilhão projetado com perfis abertos (tipo I ou H) e um Pavilhão projetado em secções tubulares

Palavras-chave: Estruturas metálicas

Os perfis metálicos de secção tubular (circular, quadrada ou retangular) apresentam enormes vantagens do ponto de vista estrutural e de durabilidade quando comparados com os perfis de secção aberta. Contudo, são bastante penalizados devido às dificuldades associadas à conceção, cálculo e dimensionamento das ligações; as ferramentas de cálculo e dimensionamento atualmente disponíveis na regulamentação europeia (eurocódigos) são bastante limitadas. Em termos de execução, as ligações entre perfis de secção tubular apresentam dificuldades adicionais devido à inacessibilidade ao seu interior. Face ao exposto julga-se pertinente o desenvolvimento de ferramentas de cálculo e a conceção de novas tipologias de forma a, pelo menos, atenuar os inconvenientes referidos acima. Por conseguinte, neste trabalho efetuou-se uma análise comparativa do ponto de vista económico entre soluções estruturais dimensionadas com secções abertas do tipo I ou H e com seções tubulares. Para isso, partindo de um projeto real já dimensionado com secções abertas, concebeu-se e dimensionou-se soluções estruturais alternativas recorrendo exclusivamente a perfis de secção tubular, não esquecendo a conceção das ligações. De forma a cumprir o objetivo do presente trabalho utilizaram-se as necessárias ferramentas de cálculo automático, como o Robot, SemiComp Member Design e LT Beam. Após a conceção, cálculo e dimensionamento da solução alternativa, efetuaram-se diversas comparações em termos de quantidades de material, grau de simplificação dos processos de fabrico e montagem com vista a uma análise económica das soluções estudadas

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Avaliação do efeito da variação de parâmetros de calibração na qualidade dos resultados de estudos de simulação de tráfego

Palavras-chave: Aimsun,microssimulação,calibração,parâmetros de calibração,erros,Aimsun,microsimulation,calibration,calibration parameters,errors

A complexidade das redes rodoviárias e a necessidade crescente de se justificar de forma tecnicamente sustentada investimentos avultados nos sistemas de transportes, têm vindo a requerer o uso de ferramentas cada vez mais sofisticadas. As técnicas de simulação assentam na representação virtual das condições reais de circulação. A precisão dos resultados depende da capacidade do modelo representar a realidade, o que enfatiza a importância associada à fase de calibração onde se procura obter um grau de precisão adequado. Esses trabalhos incidem na estimação dos valores a atribuir a um conjunto alargado de parâmetros associados ao comportamento do condutor e às características básicas das classes de veículos, procurando por aproximações sucessivas e com um nível de erro aceitável, ajustar os resultados estimados pelo modelo às observações reais. Nesta linha de ação, o presente trabalho consistiu na realização de uma análise de sensibilidade para avaliação do impacto expectável na precisão dos resultados fornecidos por modelos de microssimulação de tráfego. A resposta dos modelos é testada para diversos tipos e níveis de erros associados à estimação de alguns parâmetros de calibração, procurando perceber a sua importância relativa. A metodologia de abordagem baseou-se na introdução sistemática de diferentes erros nos parâmetros de calibração, de tipo e nível considerados típicos em processos de modelação de tráfego, embora em alguns casos usando também valores limite para melhor testar padrões nos resultados obtidos. Para o efeito procurou-se codificar/modelar um estudo de caso representativo de situações reais normais, potenciando a avaliação dos impactos desses erros ao nível da precisão dos resultados produzidos pelos modelos. Os trabalhos foram desenvolvidos tendo por base o uso do software Aimsun,. Dos resultados obtidos evidencia-se a relativa imprevisibilidade dos modelos responderem de forma expectável à introdução de erros, os resultados diferenciados para as análises com combinação de erros, assim como a diferente importância de cada parâmetro em diferentes situações. Foi ainda possível quantificar relações diferenciadas entre o valor dos erros introduzidos nos parâmetros e os erros nos resultados da modelação.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Modelação do comportamento ao fogo de ligações mistas de aço e betão

Palavras-chave: ligação,aço,betão,experimental,numérico,resistência ao fogo,joint,steel,concrete,experimental,numerical,fire resistance

O comportamento das ligações viga-coluna em situação de incêndio no desempenho global da estrutura, começou a suscitar interesse quando se concluiu que estas eram muitas vezes o motivo da cedência da estrutura. Estudos realizados comprovaram que a resistência e a rigidez da estrutura sofriam redução quando sujeitas a temperaturas elevadas acabando as ligações por entrar em rotura. Nesta dissertação são analisados os resultados obtidos em ensaios experimentais, anteriormente realizados, numa ligação mista viga-coluna de aço e betão, com laje mista de chapa colaborante. Estes ensaios foram divididos em dois grupos, um grupo à temperatura ambiente, que consistiu em três ensaios com carregamento distintos (monotónico negativo, monotónico positivo e cíclico) e outro a temperaturas elevadas, em que as ligações eram aquecidas até aos 600ºC e depois levadas à rotura por aplicação de momento fletor e esforço axial. Estes ensaios são parte dum programa de ensaios mais vasto de ligações ao fogo após sujeição a uma ação cíclica. O efeito da ação cíclica na ligação foi ignorado nesta dissertação e a ligação considerada sem qualquer dano o que na realidade foi quase verdade. O modelo experimental foi reproduzido numericamente com recurso ao programa de elementos finitos ABAQUS. Neste programa apenas foram realizadas duas simulações, uma à temperatura ambiente, que consistiu em levar a ligação à rotura por aplicação de momento negativo e outra a temperaturas elevadas, que consistiu no aquecimento da ligação até aos 600ºC e seguidamente levá-la à rotura por aplicação de esforço axial e momento fletor. Concluiu-se que em ambas as situações a resistência e a rigidez da ligação diminuíram com o aumento da temperatura. O modo de rotura alterou-se com o aumento da temperatura, à temperatura ambiente ocorreu devido à rotura dos parafusos, já a temperaturas elevadas esta ocorreu devido à plastificação da chapa de topo. Concluiu-se ainda que a análise numérica previu com alguma exatidão o comportamento mecânico da ligação à temperatura ambiente. Já a temperaturas elevadas o mesmo foi verificado mas não se deve tirar conclusões tão diretas uma vez que nos ensaios experimentais a ligação tinha sido sujeita previamente a um carregamento cícl

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Estudo da eficiência energética de casas rotativas - aplicação ao projeto de uma moradia prevista para Coimbra

Palavras-chave: Eficiência Energética,Casa Rotativa,Ganhos Solares,RCCTE,Regime Sazonal e Horário,Energy efficiency,Rotating house,Solar gains,Regulation Characteristics and Thermal Behavior of Buildings,Seasonal and Time Regime

A eficiência energética de edifícios tem sido alvo de uma crescente valorização, conduzindo a diferentes iniciativas. Desde a otimização de soluções construtivas à adoção de equipamentos de climatização mais eficientes, passando pela promoção de energias renováveis. Tem-se verificado uma gradual preocupação em explorar e implementar técnicas passivas de aquecimento e arrefecimento, valorizando-se o clima e meio ambiente em benefício do comportamento térmico e desempenho energético dos edifícios. O presente trabalho enquadra-se nesta preocupação de identificação de medidas de promoção da eficiência energética. Prevê-se, em particular, levar a cabo um estudo que contribua para avaliar o efeito que a rotação de uma casa poderá ter no seu desempenho energético. Para além das características dos vãos envidraçados e de uma orientação adequada dos mesmos, analisa-se em detalhe qual a influência que a eventual rotação da casa e consequente alteração das orientações têm no aumento dos ganhos solares na estação de aquecimento e na redução desses mesmos ganhos na estação de arrefecimento. Numa primeira abordagem, neste estudo determinaram-se os ganhos solares para um vão envidraçado de área unitária admitindo que podia ser fixo ou móvel. O estudo foi realizado em regime sazonal, mas também em regime horário. O modelo de cálculo foi ajustado de seguida para se avaliarem os ganhos solares para um conjunto de três janelas também de área unitária, estando as janelas dispostas em octantes contíguos. Numa fase seguinte realizou-se o estudo das vantagens em termos de ganhos solares de uma casa rotativa projetada para Coimbra, comparativamente à situação em que a mesma estivesse fixa, mantendo todas as restantes características. Adicionalmente, avalia-se ainda qual o efeito do uso de dispositivos de proteção solar e do tipo de vidro. Por último, fez-se o balanço energético da casa, de acordo com as regras de cálculo preconizadas nas normas europeias cujos princípios são também os aplicados na regulamentação nacional, em particular no Regulamento das Características e Comportamento Térmico de Edifícios

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Desenvolvimento de plataforma online para o setor da construcao metalica

Palavras-chave: Sector da construção,Plataformas Web

A indústria do aço é uma das mais importantes indústrias para o desenvolvimento da economia. Com a crescente utilização da construção em aço aumenta também a procura de produtos de construção, havendo no mercado produtos cada vez mais diversificados. A internet veio facilitar o acesso à informação tornando-se, hoje em dia, numa ferramenta indispensável. No entanto o intenso volume de informação disponível torna difícil a sua análise e seleção, despendendo-se muito tempo com a classificação de toda essa informação. Neste contexto, o presente trabalho pretende desenvolver as bases para a implementação de uma plataforma online para o setor da construção metálica. A implementação desta plataforma assenta nos seguintes aspectos fundamentais: arquitectura da plataforma, pesquisa de informação e recolha de informação. Descreve-se seguidamente a estrutura da base de dados definindo-se grupos de interesse. Posteriormente cada grupo é desenvolvido em categorias sendo estas progressivamente ramificadas em função das suas distintas caraterísticas, sendo apresentado um exemplo. É apresentado por fim um modelo operacional de funcionamento e exploração dessa plataforma baseado em todo o suporte descrito anteriormente

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Desenvolvimento e avaliação do desempenho de um novo equipamento laboratorial para ensaios de carga em placa em modelos à escala reduzida

Palavras-chave: Interação solo-estrutura,Ensaios de carga

A experimentação laboratorial em condições controladas de solicitação, de leitura de resultados e com controlo dos materiais ensaiados, permite, habitualmente, desenvolvimentos significativos no conhecimento do comportamento dos materiais. No caso particular da interação solo-estrutura, onde a multiplicidade de variáveis pode condicionar o comportamento, os ensaios laboratoriais podem ter um papel ainda mais importante. Pretendeu-se, com este trabalho, adaptar um equipamento laboratorial (em forma de tanque), já existente no Laboratório de Geotecnia do DEC-FCTUC, para a realização de ensaios em modelos à escala reduzida, que permitam aprofundar o conhecimento da interação soloestrutura em diversas vertentes. Numa fase inicial, o equipamento foi idealizado de forma a ter a capacidade de realizar ensaios de carga em placa sob solicitações verticais. Todo o sistema de carregamento, apoios de reação e instrumentação foram cuidadosamente pensados. Neste estudo, foram realizados ensaios de carga em placa em modelos à escala reduzida e confrontados os resultados com previsões obtidas através da teoria da plasticidade aplicada ao cálculo da capacidade de carga de fundações superficiais, e com resultados obtidos através da modelação numérica do ensaio no programa Plaxis, realizada em estudos efectuados em paralelo a este por Ferreira (2014). Os ensaios foram realizados sobre uma areia mal graduada, designada em estudos anteriores como “areia de Coimbra” (Paulo, 2013). Foi utilizada uma placa circular com 300 mm de diâmetro. Os assentamentos da placa, assim como as deformações na superfície do terreno, foram registados, e os resultados foram interpretados de forma a que pudessem ser retiradas conclusões relevantes para o desenvolvimento do conhecimento acerca da interação soloestrutura, no caso de fundações superficiais em solos arenosos, e dos fenómenos envolvidos

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias