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Estudo Aerodinâmico de Partículas Planas

Palavras-chave: Focos  secundários,Transporte  de  partículas,Partículas  planas,Coeficientes  aerodinâmicos,Modelo  empírico,velocidades  terminais

Este estudo foi realizado no âmbito dos focos secundários, onde foram estudadas as características aerodinâmicas de partículas incandescentes com capacidade para serem emitidas durante um incêndio florestal, mais propriamente num incêndio de uma floresta constituída por eucaliptos.   Este trabalho baseia-se no estudo do transporte aerodinâmico de partículas de cascas de tronco de eucalipto (Eucaliptus globullus Lab.) com forma plana, tendo para o efeito sido utilizado um túnel de vento com direcção do escoamento variável para a medição dos coeficientes aerodinâmicos (Cx, Cz e CMy) das partículas.   Foi desenvolvido um modelo empírico com base nos resultados experimentais  para cada coeficiente aerodinâmico, tendo a sua validação sido realizada através de ensaios  em que as mesmas partículas foram deixadas cair de uma altura de 9,70 [m], na ausência  de vento, o que permitiu comparar as velocidades terminais medidas em queda livre com  as velocidades terminais obtidas através dos coeficientes aerodinâmicos. Foram também  analisadas as velocidades terminais médias, medidas nos ensaios de queda livre, em função  das características físicas das amostras de cascas de eucalipto.   A comparação das velocidades terminais, para verificação do modelo, não  apresentou bons resultados, pois as velocidades terminais medidas na queda livre foram  afectadas pelo seu movimento. As velocidades terminais dadas pelo modelo apresentaram  recorrentemente valores inferiores às velocidades terminais medidas na queda livre.   A medição das velocidades terminais permitiu saber que a velocidade terminal depende da densidade das partículas planas e que as suas dimensões características não influenciam a velocidade terminal.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Procedimento Para Manutenção Preventiva na Empresa de Resíduos Sólidos Urbanos do Centro "ERSUC"

Palavras-chave: Manutenção Preventiva,ERSUC,Manutenção,Custos

O presente trabalho, tem como finalidade o desenvolvimento de um procedimento para  manutenção preventiva programada na Empresa de Resíduos Urbanos do Centro (ERSUC). O procedimento tem como finalidade alargar a vida útil dos veículos que  fazem trabalho de recolha indiferenciada de resíduos nas regiões afectas à empresa,  permitindo assim obter uma redução de custos no que diz respeito a reparações e evitar  ter os veículos imobilizados.   O trabalho conta com quatro capítulos, nos quais são apresentados conceitos gerais sobre os vários tipo de manutenção e um aprofundamento sobre manutenção preventiva, que é o tema do nosso caso de estudo, bem como o diagnóstico da empresa e a situação nela existente, em termos de manutenção preventiva. No último capítulo foi realizado o desenho e implementação de um procedimento de manutenção preventiva programada.   Foi nosso objectivo realizar um trabalho que fosse útil para a Empresa.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Condições Ambientais de Piscinas Interiores

Palavras-chave: Qualidade do Ar,Piscinas Interiores

Hoje em dia, constata-se uma procura cada vez mais alargada de utilização de piscinas interiores para actividades desportivas, recreativas e terapêuticas. Este tipo de solicitação é uma marca de desenvolvimento e de qualidade de vida da nossa sociedade.  Pretende-se, deste modo, que seja uma oferta de qualidade, de forma a que os seus utilizadores retirem o máximo de benefícios, sem que seja posta em causa a sua saúde.  Para a obtenção de condições óptimas, tanto a nível da água de piscinas, como da qualidade do ar ambiente interior, é necessário efectuar manutenções periódicas dos sistemas de tratamento da água e de ventilação.   É uma tentativa válida para que, a médio prazo, possam vir a melhorar as condições de conforto e de higiene tanto para os utentes, como para os trabalhadores.   Com este trabalho, pretende-se efectuar amostragens de natureza Química e  Microbiológica relacionadas com a Qualidade do Ar, tendo em vista não só a detecção da  presença de Trihalometanos, com base nos limites impostos pela Organização Mundial de Saúde (OMS), recorrendo a um aparelho Personal Air Sampling Pump, mas também de Bactérias e Fungos recorrendo ao equipamento SAS Super IAQ. No que concerne à temática do Conforto Térmico, determinar os parâmetros ambientais (humidade relativa do ar, temperatura do ar, velocidade do ar e temperatura operativa) e os índices PMV, (Voto Médio Previsto), e PPD, (Percentagem de Pessoas Insatisfeitas), recorrendo ao equipamento Analisador de Climas Interiores Tipo 1213. Posteriormente, em função dos resultados obtidos nas actividades experimentais, pretende-se compará-los com os que se encontram estipulados em Normas e em Decretos-Lei para averiguar se os espaços, objecto de estudo, apresentam condições adequadas de conforto e higiene.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Estudo da Qualidade do Ar Interior num edifício departamental da UC

Palavras-chave: Qualidade do Ar interior

Nas últimas décadas, a qualidade do ar interior (QAI) tem sido considerada  como uma das principais causas para o desconforto, degradação da saúde e baixo  desempenho dos ocupantes de estabelecimentos de ensino. Num local como o Departamento de Engenharia Mecânica da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (DEM-FCTUC), onde estudantes, docentes e funcionários passam grande parte do seu dia, urge a avaliação da QAI. Um dos objectivos do presente trabalho foi auditar a QAI do DEM-FCTUC, para a emissão do seu certificado energético e de QAI. Outros objectivos foram i) a análise da percepção individual das condições de conforto interior associado à QAI e ii) a avaliação dos sintomas derivados à baixa QAI na saúde dos ocupantes. A QAI foi avaliada em 50 espaços de 23 zonas do DEM, através da verificação da higiene e manutenção dos sistemas AVAC e da medição dos parâmetros impostos pela legislação nacional: Partículas suspensas no ar  (PM10), Dióxido de Carbono (CO2), Monóxido de Carbono (CO), Ozono (O3),  Formaldeído (HCHO), Compostos Orgânicos Voláteis Totais (COVT), Bactérias,  Fungos, Temperatura e Humidade Relativa. A percepção individual e os sintomas foram  analisados através da distribuição de questionários juntos dos alunos em quatro salas de aula. As medições estenderam-se em duas campanhas. Os resultados mostram que a concentração de PM10 excedeu o limite legal em 4 espaços. Por outro lado a concentração de CO2 foi ultrapassada em 46% dos espaços segundo o 1º critério de conformidade do RSECE e em 2 espaços apenas considerando o 2º critério, indicando aí uma ventilação inadequada. As concentrações de CO, O3, e COVT não revelaram problemas nos espaços. O formaldeído atingiu um valor superior ao regulamentar em apenas um espaço que foi avaliado com detalhe. As bactérias mais comuns foram os  cocus Gram (+) e os fungos foram os Cladosporium sp e Penicillium sp. As condições de conforto térmico (Temperatura e Humidade Relativa) não se revelaram preocupantes.  Foram feitas recomendações ao proprietário com vista a uma melhoria das condições  mais críticas e a obtenção do certificado energético e de QAI. Da análise dos  questionários, constatou-se que os alunos têm uma maior percepção da situação térmica do espaço do que do nível de humidade ou da falta de QAI. Os sintomas mais sentidos foram a garganta seca ou rouca e a tosse. Futuros estudos deverão ser propostos para descobrir uma adequada estratégia de ventilação, essencial para melhorar a QAI nesteedifício.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Determinação de Curvas de Tracção de Materiais Heterogéneos

Palavras-chave: Provetes heterogéneos,Simulação numérica,Ensaio  de tracção

Este trabalho centra-se na análise do comportamento mecânico em tracção de  provetes de materiais heterogéneos, desenvolvendo-se e testando-se uma metodologia para determinação de curvas de tracção locais desses materiais. Baseia-se em resultados obtidos  por simulação numérica de ensaios de tracção de materiais heterogéneos fictícios, com  propriedades plásticas variáveis de região para região, até ao máximo de 5 regiões, ao  longo do comprimento do provete.   O modelo seleccionado para descrever o comportamento elasto-plástico dos  materiais fictícios considera que o comportamento elástico do material é descrito pela lei  de Hooke, a lei de encruamento utilizada é a de Swift e o critério de plasticidade utilizado é  o critério isotrópico de von Mises. Consideram-se diferentes parâmetros para descrever o  comportamento plástico dos materiais de cada região incluída nos provetes em estudo, de  modo a considerar diferentes níveis de heterogeneidade das propriedades mecânicas e  regiões distintas em número e dimensão. As simulações numéricas do ensaio de tracção  são realizadas com o programa de elementos finitos tridimensional DD3IMP, desenvolvido  para simular o processo de conformação plástica de chapas metálicas, entre outros.   A análise dos resultados obtidos com provetes de tracção heterogéneos compostos por diversos materiais fictícios, nomeadamente no que diz respeito à evolução das cargas em função do deslocamento e das trajectórias locais de deformação durante o  ensaio, permitiu testar uma metodologia para determinação das curvas de tracção locais e  proceder à respectiva validação numérica, assim como estudar as suas potencialidades e  limitações. A validação numérica da metodologia proposta consistiu na comparação das curvas de tracção locais assim obtidas com as pré-definidas como dados de entrada no programa de simulação.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Projecto e Instalação de um Sistema de Barras  de Hopkinson em Alumínio para Caracterização  Dinâmica de Materiais Compósitos

Palavras-chave: Barra de Hopkinson,Taxa de Deformação,Materiais

Este trabalho teve por objectivo o desenvolvimento e instalação de dois sistemas de Barras de Hopkinson em Alumínio e posterior análise de materiais compósitos de baixa densidade. Um dos sistemas desenvolvidos era constituído por 3 barras com 30mm de diâmetro que será designado, sempre que referido posteriormente, por Sistema  30, e o outro por 3 barras de 16mm de diâmetro que será designado por Sistema 16. Um  dos sistemas montados foi utilizado para testar materiais compósitos de baixa densidade,  espuma sintática, constituídos por resina epoxídica com diferentes percentagens de micro  fibras e micro esferas de vidro. Os dados foram posteriormente tratados com a utilização  do software DAVID®. Pretendeu-se analisar e interpretar o comportamento do compósito  com a variação da percentagem de micro esferas e micro fibras em solicitações a elevadas  taxas de deformação. Verificou-se no comportamento das espumas sintáticas uma  diminuição da tensão limite elástica e do módulo de elasticidade com o aumento da percentagem de micro-esferas.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Influência das propriedades petrofísicas na fragmentação de  rochas graníticas por detonação com explosivos

Palavras-chave: Anisotropia da Susceptibilidade Magnética (ASM,susceptibilidade magnética,granito

A Anisotropia da Susceptibilidade Magnética (ASM) é um método utilizado em geologia para a determinação do magnetismo das rochas. Todas as rochas apresentam características magnéticas, podendo ser divididas em três grupos principais. O parâmetro que permite classificar a rocha quanto às suas propriedades magnéticas é a susceptibilidade magnética (k), que é adimensional. Se k apresenta valor muito baixos, negativos, na ordem de 10-6 SI a rocha é classificada de diamagnética. Se o valor de k é positivo e com valor na ordem de 10-5 SI a 10-4 SI, a rocha é dita paramagnética. Se k tem um valor positivo e de ordem de 10-3 SI a 100 SI a rocha é ferromagnética. No presente estudo a rocha estudada foi o granito, que têm na sua constituição normalmente quartzo, feldspato e uma menor quantidade de micas (biotite, moscovite). As diferenças na classificação do granito devem-se à presença de alguns minerais na sua constituição que irão fazer com que o valor de k varie. Os granitos ferromagnéticos são caracterizados pela existência de magnetite na sua constituição, que faz com que o valor de k seja tão elevado. Os granitos paramagnéticos  têm um valor de k baixo, mas positivo, devido à presença de micas na sua constituição  (biotite, moscovite ou ambas), que contêm óxidos de ferro que fazem com que k seja  positivo).   Foram realizados ensaios de ASM para cinco amostras cilíndricas retiradas de  diferentes granitos em forma de blocos paralelepipédicos. Dos mesmos blocos foram  retiradas amostras em forma paralelepipédica para realização dos ensaios de fragmentação  por aplicação de carga explosiva de cordão detonante de 6 g/m. Em cada amostra foi feito  no centro um furo vazante, para colocação da carga explosiva, cuja velocidade de  detonação é de aproximadamente 7000 m/s. É feita a interpretação visual dos resultados  obtidos da fragmentação do granito e estabelecida uma relação com os resultados da  medição da ASM. O índice de fracturas está associado ao parâmetro P, grau de anisotropia  (expresso em percentagem), sendo tanto maior quanto maior essa percentagem. Um maior  tamanho de grão conduz a uma maior fragmentação e irregularidade dos tamanhos dos  fragmentos.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Uma Contribuição para a Auto-Reparação de Aços em Serviço

Palavras-chave: Aços inoxidáveis austeníticos,Filmes finos,Auto-reparação,Azoto,Níquel

A auto-reparação de aços onde ocorrem falhas mecânicas pode ser uma realidade se se induzirem alterações fásicas cuja variação de volume consiga criar estados de tensão  incompatíveis com a propagação das eventuais fissuras. O presente trabalho é uma contribuição para um melhor entendimento sobre a possibilidade de no caso de aços austeníticos com formação de martensite por deformação/tensão poderem ser reparados em serviço por ciclo térmico imposto, através da variação de volume devido à reversão parcial ou total de fases metaestáveis, austenite e martensite. Para alcançar tal objectivo e de modo a facilitar o estudo, optou-se por o limitar a 2D. Assim, foram depositados e caracterizados filmes finos de aço inoxidável austenítico sobre um substrato de ferro a, com e sem adição de azoto ou com níquel adicional de modo a obter fracções variáveis de fases CCC e CFC.  Na verdade, ficou demonstrada a possibilidade de controlar por dopagem com nitrogénio ou níquel a quantidade de ferrite/martensite e austenite presente nos filmes finos. Além disso, posterior tratamento térmico, permite induzir alteração da relação austenite/ferrite e da orientação preferencial da austenite função do elemento utilizado como dopante. Os resultados são encorajadores para filmes finos de per si ou como espelho para aplicação em materiais 3D com efeitos em serviço auto-reparadores.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Simulação de Processos de Arrefecimento do Corpo Humano

Palavras-chave: Temperatura do Corpo Humano

É sabido que um bombeiro durante o combate a incêndios, onde o ambiente é imprevisível, está sujeito a situações de grande fadiga física e psicológica. O uso de metodologias eficazes na redução desta fadiga, ou como é frequentemente chamada de stress térmico, é uma realidade a ter em conta, de forma a evitar fatalidades bem como garantir que os bombeiros possam voltar à “acção” sem riscos agravados para a sua saúde.  São vários os factores que podem afectar o desempenho e a performance de um bombeiro durante um incêndio. No presente estudo pretende-se quantificar e qualificar o comportamento dos bombeiros durante o combate a incêndios, estudando a influência de factores como: fisiologia do indivíduo, fatos de protecção, reposição de fluidos, programação e rotação de tarefas bem como métodos de arrefecimento efectivos do corpo humano. Palavras-chave:Arrefecimento, Bombeiros, Fogo, Stress Térmico, Termorregulação, Temperatura interna.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Projecto de Um Motor de Combustão Interna para Um Veículo Automóvel Utilitário

Palavras-chave: Motor de combustão interna,NEDC,Automóvel,Desempenho,Simulação,Consumo

O objectivo deste trabalho é encontrar qual o melhor motor de combustão interna  para equipar um automóvel utilitário. Isto é alcançado através da análise dos resultados de um programa de simulação do ciclo de funcionamento do motor, de um programa de  simulação do ensaio NEDC (New European Driving Cycle) e de um programa de  simulação do tempo que um automóvel precisa para acelerar desde o repouso até atingir  uma dada velocidade pré-definida ou percorrer uma dada distância pré-definida.   Com estas ferramentas conseguimos prever o comportamento e o desempenho do  automóvel. Os programas possibilitam a simulação de vários motores para alcançar uma conclusão fiável sobre a melhor escolha do motor.   São realizadas simulações do ciclo de funcionamento de cada motor de modo a  conhecer as curvas características de cada um. As curvas são posteriormente introduzidas no programa de simulação de aceleração e no programa de simulação do ciclo NEDC.   Com os resultados obtidos com os programas analisamos qual o motor que melhor  preenche os critérios estabelecidos de desempenho de um automóvel utilitário. Com estes resultados o motor que melhor satisfaz os critérios estabelecidos é o motor de três cilindros e 1021 cm3 de cilindrada.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Medidas de Racionalização do Consumo de Energia numa Indústria Cerâmica

Palavras-chave: Consumo de Energia numa Indústria Cerâmica

Nos finais do século XX, as preocupações em torno da qualidade do  ambiente e da necessidade de proteger os componentes ambientais, são preocupações  sentidas de forma cada vez mais intensa por toda a população, sendo este, sem dúvida, um  tema cada vez mais vital para os cidadãos, quer do ponto de vista individual, quer do ponto  de vista colectivo.   Desta forma, com o objectivo de reduzir a factura energética sem afectar a  produção, este trabalho foi realizado em pareceria com uma indústria cerâmica de  construção, com produção de pavimento e revestimento.   Inicialmente é apresentada uma nota introdutória onde são apresentados os  objectivos e motivações desta dissertação, seguida da descrição do caso de estudo tendo  em conta os dados fornecidos pela empresa. São, igualmente apresentadas medidas de  simples aplicação e definidas as secções onde actuar, de forma a fazer uma utilização  racional da energia.   A medida mais ambiciosa e de difícil implementação é o estudo da viabilidade de  um sistema de cogeração onde é utilizada uma turbina a gás natural e, onde são  aproveitados os gases de exaustão para serem injectados num atomizador e em dois  secadores, por forma a que a energia gasta para ter a temperatura necessária para fazer a  secagem da barbotina no atomizador e a secagem das peças nos secadores seja apenas  fornecida pela turbina e simultaneamente produzida energia eléctrica. No entanto, surgem  duas hipóteses: a primeira, o autoconsumo e venda da energia eléctrica produzida; e a  segunda, apenas a venda ao sistema eléctrico português, da energia eléctrica produzida pela  turbina, sendo esta hipótese mais rentável à empresa, como demonstraremos.   Por fim, apresenta-se as conclusões alcançadas neste trabalho e perspectivas de  desenvolvimento futuro.   Palavras-chave: Eficiência energética, Medidas de racionalização de  energia, Cogeração.

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Projecto de um Motor de Combustão Interna para um veículo Automóvel de Extra-Baixo Consumo de Combustível

Palavras-chave: Projecto do motor combustão interna,Rendimento  energético

Esta dissertação engloba o projecto de um motor de combustão interna a 4 tempos  de ignição por faísca a gasolina para o Eco Veículo XC20i, que participa em competições de alto rendimento energético. Os objectivos para este trabalho são o projecto de um motor de combustão interna com um rendimento de conversão de combustível ao freio superior  ao já existente, M3165, assim como a diminuição da massa total do motor de forma a  optimizar o desempenho do Eco Veículo XC20i nas competições da Shell Eco-Marathon.   Para realizar o projecto do motor de combustão interna foi utilizado um programa de simulação do ciclo de funcionamento de motores de combustão interna a 4 tempos de  ignição por faísca (CFM), desenvolvido no DEM-FCTUC pelo Professor Doutor Pedro  Carvalheira.   O projecto efectuado é bastante exaustivo, tendo sido avaliado um espectro bastante  alargado das variáveis mais importantes que influenciam o rendimento de conversão de  combustível ao freio de um motor de combustão interna.   Foi desenvolvido um programa para prever a espessura de filme lubrificante entre o anel do êmbolo e o cilindro, de forma a poder prever-se o trabalho de atrito com maior precisão do que aquela que o programa de simulação do CFM actualmente prevê.   Depois das principais características do motor de combustão interna terem sido definidas foi possível passar-se ao projecto mecânico dos componentes. Para esta parte do projecto foram utilizadas ferramentas de análise estrutural por elementos finitos, ANSYS Workbench 10.0, assim como um programa de desenho CAD, Autodesk Inventor Professional 2011.   O motor projectado tem uma cilindrada de 22.45 cm3 e uma relação curso/diâmetro de 0.80, sendo a cilindrada e a relação curso/diâmetro bastante inferior às do motor actual,  respectivamente 31.65 cm3 e 1.12. O binário máximo ao freio do motor projectado é de  1.74 N·m face aos 2.07 N·m do motor actual.   Os objectivos para este trabalho foram alcançados tendo-se projectado um motor  com um consumo específico de combustível ao freio de 248.40 g/kW·h relativamente ao  valor de 272.62 g/kW·h do motor actualmente utilizado, M3165, representando uma  melhoria de 11.0%. A massa do motor alcançada no fim do projecto foi de 6.058 kg, face a  7.057 kg do motor usado actualmente, verificando-se assim uma melhoria de 11.7%.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias