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Estabilização química de lamas de digestão anaeróbia de resíduos sólidos urbanos

Palavras-chave: Lamas de digestão anaeróbia,Resíduos sólidos urbanos

Neste estudo foi considerado um resíduo resultante da digestão anaeróbia (DA) de resíduos sólidos urbanos (RSU) separados numa unidade de tratamento mecânico biológico (TMB). Neste âmbito, o principal objetivo deste trabalho foi o de otimizar um processo de oxidação química que pudesse substituir a compostagem na estabilização das lamas de digestão anaeróbia (LDA). O sistema selecionado consistiu no processo de Fenton, em que é feita uma oxidação química com a adição de peróxido de hidrogénio (H2O2) e de ferro (Fe2+), de modo a que se consiga obter um ótimo na libertação de carbono em forma de CO2 (C-CO2). Por forma a otimizar o tratamento foram testados vários níveis de carga de ferro e de peróxido de hidrogénio. Esta oxidação química deu origem às lamas tratadas (LT). Através de uma análise estatística baseada num desenho de experiências para inferir quais as condições ótimas para o processo de Fenton. Usaram-se a carga de Fe2+ e de H2O2 como variáveis independentes e o C-CO2 como variável dependente. A análise da superfície de resposta levou à conclusão que as condições ótimas para o tratamento de oxidação química seriam 35,6 g H2O2 kg TS-1 e 33,1 g Fe2+ kg TS-1, mantendo o pH a 3, temperatura ambiente e a razão L/S a 5, em que o C-CO2 libertado seria de 32,38 mg. A estabilidade biológica dos materiais obtidos foi comparada com as LDA e com composto proveniente da estação de TMB (CMP). A amostra CMP, obteve um nível de oxygen uptake rate (OUR) de baixa biodegradabilidade, por sua vez a amostra LDA, obteve um OUR na gama da biodegradabilidade moderada. Já as LT, com o tratamento de oxidação química, diminui o OUR em relação ao das LDA, mas continuou na gama da biodegradabilidade moderada. O nível de fitotoxicidade também foi medido, em que o índice de germinação (GI) com o tratamento de oxidação química subiu de 37,4% para 99,6% revelando assim que o extrato das LT é um extrato não fitotóxico. Neste trabalho utilizou-se também a Espetroscopia de Infravermelhos por Transformada de Fourier (FTIR), onde foram comparadas as três amostras, LDA, LT e CMP. Concluiu-se que o tratamento químico introduz compostos OH (hidroxilação) nos anéis aromáticos formando assim álcoois secundários que foi revelada pela presença de um pico em 1122 cm-1 apenas nas LT. O tratamento de oxidação química mostrou ser um processo viável e que pode substituir a compostagem dando origem a um material biologicamente estável num curto espaço de tempo.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Implementação de um sistema de gestão de energia ao edifício do DEM

Palavras-chave: Consumo energético,Eficiência energética,Indicadores de desempenho energético,Sistema de gestão de energia,Energy consumption,energy efficiency,energy management system

O aumento das necessidades energéticas atuais e consequentemente, o agravamento das consequências ambientais associadas, tem vindo a despoletar um grande interesse em torno das questões energéticas. A aposta na eficiência energética é fundamental para a diminuição da dependência em energia e respetivos consumos globais. Neste sentido, têm sido desenvolvidos sistemas integrados com foco na gestão de energia, para qualquer tipo de organização, que ao permitirem uma racionalização dos seus consumos e custos associados, promovem a melhoria contínua e permitem alcançar um desenvolvimento sustentável. A presente dissertação pretende implementar um sistema de gestão de energia no Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Coimbra, de acordo com a norma ISO 50001. Seguindo a metodologia Plan, Do, Check and Act, procedeu-se à análise dos consumos de energia do edifício, definiram-se estratégias de monitorização de consumos, de comunicação e sensibilização dos utilizadores e ainda foram apresentadas algumas boas práticas relativas ao consumo de energia. Concluiu-se que não existe atualmente um olhar crítico sobre os consumos de energia do edifício, pelo que, a nomeação de um gestor de energia e a criação de uma equipa de gestão de energia, a elaboração de estratégias de gestão, a instalação de contadores parciais pelo edifício e o Benchmarking interno ao edifício, poderão ser o ponto de partida para que se consigam alcançar poupanças significativas de energia.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Avaliação do desempenho da recolha de resíduos de embalagens e medicamentos fora de uso

Palavras-chave: Farmácias,Resíduos de Medicamentos,Poluição,Valormed,Pharmacies,Medicines waste,Pollution,Valormed

Os efeitos negativos do despejo de resíduos de medicamentos diretamente no meio ambiente têm sido identificados e investigados por diversos autores, pelo que importa minimizá-los de modo a obter uma melhor qualidade ambiental, em particular dos recursos hídricos. A Valormed, que é a entidade em Portugal que detém a responsabilidade da gestão destes resíduos, com o propósito de alcançar um melhor desempenho ao nível da recolha destes resíduos encomendou um estudo à ECOGESTUS Lda, do qual este trabalho é parte integrante, tendo como amostra a população dos distritos de Castelo Branco, Coimbra e Aveiro. Os objetivos do estudo passam por compreender os hábitos e conhecimentos da população de cada habitação relativamente ao descarte de medicamentos fora de uso e estimar as quantidades respetivas de medicamentos e resíduos gerados num período de seis meses. Foram realizadas três entrevistas a cada família, espaçadas de seis meses cada, e feita uma análise e interpretação dos dados obtidos. Paralelamente ao estudo coordenado pela ECOGESTUS Lda, foram também realizados inquéritos junto de farmácias e utentes dos serviços de saúde dos distritos de Coimbra e Castelo Branco, com o intuito de comprovar e complementar os resultados obtidos junto das famílias. Os resultados obtidos mostram que em 100% das residências das famílias entrevistadas existiam medicamentos, no entanto as quantidades de resíduos recolhidos pela Valormed correspondem apenas a cerca de um quarto dos resíduos gerados pelas famílias. Torna-se assim necessário desenvolver estratégias de comunicação e de informação mais eficazes que permitam sensibilizar a população ou incentivos para intensificar a colaboração dos consumidores no encaminhamento dos medicamentos fora de uso para sistema de recolha. A reduzida dimensão da amostra e o facto de alguns entrevistados poderem “filtrar” algumas informações e medicamentos durante as entrevistas induzem um grau de incerteza relativamente elevado, que só é possível baixar com o aumento da dimensão da amostra e o refinamento por tipo de famílias e regiões.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Condições de trabalho na indústria cerâmica: avaliação da exposição ao calor

Palavras-chave: Ambientes Térmicos Quentes,Stresse Térmico,Exposição ao calor,Modelo PHS,Índices Térmicos,Indústria Cerâmica,Hot Thermal Environments,Thermal Stress,PHS Model,Thermal Indexes,Ceramic Industry

A exposição prolongada a ambientes térmicos quentes pode induzir a alterações fisiológicas sérias no corpo humano, comprometendo muitas vezes o seu sistema termorregulador. Em particular, poderão ser experienciadas situações de stresse térmico responsáveis por originar patologias, ou até mesmo acidentes de trabalho fatais. Para entender quais as razões ou fatores que afetam este problema, é pois relevante ter conhecimento não só do comportamento termofisiológico do ser humano, como também do meio que o rodeia. A fim de estudar esta temática existem vários modelos de cálculo, que fornecem índices de caracterização de ambientes térmicos quentes, entre os quais o modelo Predicted Heat Strain (PHS), que tem como objetivo a determinação analítica e interpretação de situações de stresse térmico. O presente trabalho tem então como objetivo estudar os efeitos da exposição ao calor em ambientes térmicos quentes na indústria cerâmica portuguesa, aplicando o modelo PHS da norma internacional ISO 7933:2004. Para isso, é usado um programa que aplica o algoritmo de cálculo da referida norma, por forma a analisar e comparar os índices térmicos resultantes que auxiliam na caracterização das situações em estudo. Por fim, são apresentados e analisados os resultados gráficos que comprovam um elevado número de trabalhadores em risco de stresse térmico.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Caracterização e análise do ar interior na casa-forte da Biblioteca Geral da UC

Palavras-chave: Condições Higrotérmicas,Humidade Relativa,Preservação,Temperatura,Hygrothermal conditions,Relative Humidity,Library preservation,Temperature

Atualmente a preservação de acervos bibliográficos em bibliotecas e arquivos tem inquietado devido à sua constante deterioração e instabilidade. É neste contexto que surge esta dissertação, com o objetivo de caraterizar e analisar quais as condições ambientais que a Casa-Forte da Biblioteca Geral da UC possui para a preservação do seu espólio bibliográfico. Assim o presente trabalho pretende avaliar a qualidade do ar interior da Casa-Forte, sobretudo as condições higrotérmicas, pois sabe-se que são as principais responsáveis pela deterioração dos acervos, favorecendo também o desenvolvimento de microrganismos e o surgimento de insetos. Existe algum consenso relativamente às gamas de valores de temperatura e de humidade relativa do ar recomendáveis para a boa conservação dos acervos bibliográficos, situando-se entre os 18°C e os 22°C e entre 45% e 55%, respetivamente. Contudo, não existem propriamente “valores ideais”, uma vez que cada espaço em análise é diferente. Após a conclusão do estudo realizado, verificou-se que a humidade relativa no interior da Casa-Forte apresentava quase sempre valores bastante altos comparados com os de referência recomendados. A exceção foi um certo período em que os limites recomendados foram cumpridos, o que leva a admitir que se houver um plano de manutenção dos desumidificadores, onde estes fossem ajustados e monitorizados com rigor e regularidade se poderia alcançar o pretendido. Relativamente à temperatura, esta apresentou ao longo do estudo um comportamento térmico razoável e só em alguns intervalos de tempo é que não cumpriu os valores recomendados. São indicadas ainda algumas sugestões de melhoramento que se podem aplicar de modo a proporcionar condições de preservação mais adequadas.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Produção de ferrites de bário a partir de resíduos de óxidos da Indústria de Trefilanic

Palavras-chave: Valorização de resíduos,trefilaria,óxidos de ferro,ferrite de bário,propriedades magnéticas,Waste recovery,wire drawing,iron oxides,barium ferrite,magnetic properties

A indústria de trefilaria é responsável por gerar grandes quantidades de resíduos, sobretudo óxidos de ferro. Estes, tal como qualquer outro resíduo, são passíveis de ser valorizados através da sua transformação em matérias-primas alternativas para novas aplicações. Assim, o presente trabalho teve por objetivo a valorização de resíduos de óxidos de ferro através da produção de ferrites de bário. A ferrite de bário é um material cerâmico de estrutura cristalina hexagonal que resulta da mistura de óxidos. Este cerâmico, devido às suas propriedades magnéticas, assume um papel bastante significativo na família dos materiais magnéticos graças ao seu baixo custo de produção e à abundância de matéria-prima necessária para o seu processamento. Este trabalho iniciou-se pela caracterização dos resíduos, cujos resultados vieram comprovar serem de óxidos de ferro. A mistura/moagem dos óxidos de ferro com o óxido de bário para dois tempos de moagem distintos foi igualmente avaliada, através da difração de raios X e de espectrometria de difração laser. Após a prensagem e sinterização dos materiais a 950ºC durante 2 e 5 horas, foram identificadas as fases cristalinas da ferrite de bário (BaFe12O19). As ferrites de bário foram caracterizadas no que concerne à sua morfologia e composição química, estrutura cristalina, densidade aparente e propriedades magnéticas.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Torres eólicas em madeira lamelada colada cruzada

Palavras-chave: Torres eólicas

A madeira lamelada colada cruzada (CLT) permitiu elevar até um novo patamar os limites para a construção em madeira, tendo já sido construídos edifícios de 10 pisos e antevendo-se a possibilidade de atingir até 30, com o actual estado de conhecimentos e tecnologias. Em Portugal, a madeira para estruturas tem sido quase sempre empregue em coberturas, motivada em grande medida pelo apelo estético que o material apresenta. O desenvolvimento tecnológico dos produtos derivados de madeira, dos quais o CLT será um dos exemplos de maior sucesso, tem permitido um pouco por toda a Europa a utilização de madeira na construção baseada em outro tipo de critérios (desempenho e fiabilidade estrutural, eficiência energética, sustentabilidade ambiental ou facilidade de execução, entre outros). Esta dissertação constitui um primeiro estudo de viabilidade técnica e económica para torres eólicas construídas em CLT, solução que tem já pelo menos um produtor no mercado europeu. Neste estudo são abordados os aspectos estritamente estruturais, como a quantificação de acções, estabilidade global, condicionalismos relativos a frequências de vibração, cálculo de esforços gerais, etc. Por fim, é apresentado um pequeno estudo comparativo, em termos económicos, entre o sistema estrutural proposto e os principais sistemas utilizados em torres eólicas.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Culturas energéticas: produção de biomassa e bioenergia

Palavras-chave: Culturas energéticas,Biomassa,Choupo,Eucalipto,Acácia

Nas últimas décadas tem-se verificado uma crescente preocupação a nível ambiental, tanto no que se refere aos gases de efeito de estufa, como à necessidade de reduzir o uso de combustíveis fosseis. A energia proveniente da biomassa é uma alternativa vantajosa pelo que, neste estudo, é feita uma abordagem a uma das possíveis fontes de biomassa: as culturas energéticas. O objetivo geral deste trabalho é um estudo aprofundado do conceito das culturas energéticas, da sua produção na Europa e a nível mundial visando a aplicação da experiência existente em Portugal. As culturas energéticas lenhosas usadas como biocombustível na combustão direta são o objeto do estudo. O objetivo particular é determinar o potencial energético e caracterizar os resíduos provenientes da combustão (cinzas) para três espécies lenhosas a ser instaladas em Portugal com o perfil de culturas energéticas: choupo, eucalipto e acácia. As amostras de pellets e biomassa residual florestal de eucalipto são consideradas como referência para a análise do processo de combustão e formação de cinzas. Para atingir os objetivos foi feita uma exaustiva revisão bibliográfica abrangendo as questões de classificação e cultivo de culturas energéticas e de processos de conversão de biomassa para bioenergia. Os ensaios de combustão direta foram realizados no calorímetro cónico e, para a avaliação química das cinzas, recorreu-se a análise de fluorescência de raios X (XRF). Observou-se um comportamento distinto entre as espécies estudadas no decorrer da combustão e na quantidade e qualidade de cinzas resultantes do processo. Maior quantidade de material lenhoso e maior densificação na biomassa, contribuíram para o potencial energético das espécies. Verificou-se também que as amostras de espécies com maior quantidade de material lenhoso (pellets e choupo) contêm menor teor de elementos químicos responsáveis pela formação de cinzas e, por conseguinte, menor quantidade de cinza. As amostras de espécies com presença de resíduos de folhagem (biomassa residual florestal, eucalipto e acácia-mimosa) apresentam maior quantidade de elementos químicos responsáveis pela formação de cinzas, dando origem a uma maior quantidade das mesmas.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Uso de ensaios dinâmicos na avaliação de pavimentos de madeira

Palavras-chave: Pavimentos de madeira

A reabilitação de estruturas ocupa atualmente um lugar de destaque na construção civil, sendo a fase de avaliação e diagnóstico uma das mais importantes do processo. O trabalho desenvolvido nesta tese enquadra-se na fase de avaliação, dando uma atenção particular aos pavimentos de madeira. A abordagem aqui exposta apresenta-se como um primeiro passo dentro desta matéria, sendo reduzidos os trabalhos desenvolvidos a nível de ensaios dinâmicos em pavimentos de madeira assim como a nível da modelação computacional de elementos deste tipo de material. O método de avaliação proposto apresenta como principal vantagem o facto de permitir uma análise global da estrutura e identificar os problemas localmente. Nesta dissertação estudaram-se as alterações dos parâmetros dinâmicos de um pavimento tradicional em madeira devido à degradação das condições de apoio. Para esse efeito procedeu-se à realização de campanhas de ensaios dinâmicos recorrendo a acelerómetros. Estes testes foram realizados para o pavimento no seu estado normal (com todos os apoios nas extremidades das vigas) e, em seguida, repetiram-se os mesmos testes para situações de simulação de dano nos apoios, comparando-se posteriormente os resultados. A degradação dos apoios é simulada pela remoção destes em determinados locais. Os parâmetros dinâmicos estudados compreenderam as frequências próprias, o coeficiente de amortecimento e os modos de vibração (formas modais). Os resultados demonstraram que em casos extremos de dano nos apoios, estes são facilmente detetáveis através de uma análise qualitativa da observação dos modos de vibração obtidos. O pavimento ensaiado foi construído em laboratório e pretende ser representativo da construção corrente. Simultaneamente com os ensaios experimentais, desenvolveu-se um modelo de elementos finitos no software comercial SAP2000 no qual se realizou uma análise modal, com a finalidade de validar os resultados obtidos experimentalmente e verificar a aplicabilidade da modelação proposta em estruturas de madeira.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Um tutor inteligente para a programação em lógica : idealização, projecto e desenvolvimento

Palavras-chave: PROLOG,Sistemas tutores inteligentes

Este trabalho de investigação situa-se na área dos Tutores Inteligentes, para o ensino da Programação em Lógica, envolvendo figuras de programação (decisão, repetição e recursão) e estruturas de representação da informação. O Tutor Prolog ensina um subconjunto da linguagem de programação Prolog através da geração automática de exemplos organizados em níveis de complexidade dentro de um contexto instrucional. Estes exemplos são apresentados simultaneamente em Português e em Prolog. O modelo de ensino é suportado por conhecimentos e por hipóteses que representam o conhecimento que o aluno possuia ou adquiriu através do tutorial. O Tutor-Prolog aprende através de modelos (do aluno e da interação) resultantes da aplicação de hipóteses geradas com base no conhecimento existente a cada momento. Em grande parte dos casos as hipóteses são utilizadas conjuntamente com os exemplos. A capacidade de aprendizagem do Tutor Prolog é limitada a determinadas áreas de sua intervenção, como a selecção das estratégias de ensino (ao nível do tutorial), os programas que o aluno escreve (ao nível da depuração) e o vocabulário e a sintaxe que utiliza para as consultas (ao nível da interface em língua natural escrita). O presente trabalho apoiou-se em experimentação prática realizada com alunos do ensino secundário de uma escola de Lisboa, tendo o Tutor-Prolog resultado de diversas observações feitas com os três protótipos desenvolvidos.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Sistema de operação de tempo real para uma arquitectura distribuída tolerante a falhas

Palavras-chave: Sistemas operativos,Tolerância a falhas

Nesta tese é proposto um novo mecanismo de controlo de execução de processos, numa arquitectura distribuída tolerante a falhas, para aplicações de controlo industrial. Essa arquitectura, desenvolvida no ambito do projecto SAFIRA, consiste em vários controladores convencionais, com algumas alterações para melhorar as suas capacidades de detecção de erros, interligados por uma rede duplicada. Quando é detectado um erro num dos contraladores, ele é automaticamente substituido por outro de reserva. O controlador avariado é então reparado pelo pessoal de manutenção, sem que o funcionamento do sistema seja interrompido.  De acordo com a proposta feita nesta tese, cada processo constituinte de uma aplicação programada no SAFIRA consiste numa sequência de acções atómicas. Uma acção atómica é um conjunto de operações cujos efeitos não são observáveis do exterior do processo que as efectua, enquanto a mesma não terminar. Nesse momento, as mensagens cujo envio foi pedido são efectivamente enviadas, os pedidos de alteração das saídas são efectivados, e o estado do processo é salvaguardado em memória estável. Assim, se uma acção atómica for interrompida devido a um erro, basta transferir o estado mais recente do processo para o controlador de reserva, e recomeça-lo a partir desse estado. Por razões de eficiência, a memória estável reside no mesmo controlador que os processos cujo estado permite salvaguardar. No entanto, é construída de forma a garantir que mesmo que esse controlador se avarie, o seu conteúdo estará sempre acessível ao controlador de reserva.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Um método de encaminhamento dinâmico multiobjectivo em redes de telecomunicações : modelação e desempenho

Palavras-chave: Telecomunicações e electrónica,Redes de telecomunicações,Multiobjective dynamic routing

Nas novas redes multi-serviço, os requisitos de QoS de cada serviço são de natureza multidimensional, heterogénea e frequentemente contraditória. Neste contexto, haverá vantagens potenciais na utilização de modelos multicritério. Nesta dissertação é apresentado um novo método multiobjectivo de encaminhamento alternativo dinâmico dependente do estado, o MODR (MultiObjective Dynamic Routing), bem como os modelos analíticos que lhe servem de suporte. 	O modelo de encaminhamento MODR, em redes mono-serviço, é formulado em termos de um problema bi-objectivo, ao nível do desempenho global da rede, onde se pretende minimizar o valor médio do bloqueio, bem como o valor máximo dos bloqueios ponto-a-ponto. Este modelo é estendido para redes multi-serviço onde os objectivos de optimização são formulados em dois níveis, o nível da rede e o nível do serviço, definidos hierarquicamente. Os objectivos de optimização definidos ao nível da rede têm prioridade sobre os objectivos ao nível do serviço e são: maximizar a receita total associada ao tráfego transportado na rede e minimizar o máximo dos bloqueios médios obtidos em cada serviço. Este problema de encaminhamento revelou-se de complexidade muito elevada em virtude das fortes interdependências entre as funções objectivo e entre os seus coeficientes e as rotas admissíveis. O problema é resolvido no sentido multicritério (pesquisa de soluções não dominadas) através de uma heurística para selecção síncrona de caminhos, baseada num algoritmo, designado por MMRA (Modified Multiobjective Routing Algorithm), para escolha de caminhos alternativos ponto-a-ponto bi-objectivo. Para protecção do tráfego directo em caso de sobrecargas, foi incorporado no método MODR um mecanismo específico que elimina caminhos alternativos consoante um parâmetro que varia dinamicamente na heurística, em função, quer do bloqueio no caminho, quer do seu custo implícito. O desempenho obtido pelo método foi globalmente bom quando comparado com o desempenho dos métodos DCR(Dynamically Controlled Routing), RTNR (Real-Time Network Routing) e DAR (Dynamic Alternative Routing), quer ao nível do desempenho global da rede, quer ao nível do desempenho global de cada serviço, tendo-se revelado particularmente vantajoso em situações de sobrecarga.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias