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Produção e Caraterização de Filmes Finos Ti-Zr para Aplicações Biomédicas

Palavras-chave: Titânio SLA,Ti-Zr,Implantes dentários,Pulverização catódica,Potencial Zeta,Propriedades mecânicas,Titanium SLA,Ti-Zr,Dental implants,Sputtering,Zeta potential,Mechanical properties

O presente trabalho visa o desenvolvimento de filmes à base de titânio e zircónio promissores para aplicações biomédicas, nomeadamente na área da Medicina Dentária. Um dos principais fatores a ter em conta é, sem dúvida, a superfície do implante que interage diretamente com os fluídos e tecidos fisiológicos. A química e morfologia superficiais podem variar, dependendo do tipo de aplicação. No que respeita aos implantes dentários, são requeridas rugosidades acentuadas, pois contribuem para uma rápida e eficaz fixação óssea. Assim, tornou-se necessário avaliar a possibilidade de revestir superfícies rugosas. Filmes de titânio com diferentes teores de zircónio foram depositados por pulverização catódica magnetrão sobre substratos de titânio e aço polidos a diamante, bem como sobre superfícies de titânio jateadas e atacadas com ácido cujas rugosidades médias são da ordem de 2 μm. Os filmes produzidos foram caracterizados do ponto de vista da composição química, morfologia e estrutura cristalina. Particular ênfase foi atribuída à morfologia superficial, tendo em vista o revestimento adequado das superfícies rugosas. As propriedades superficiais, como a carga superficial (Potencial Zeta), e as propriedades mecânicas, como a dureza e o módulo de elasticidade, foram avaliadas em função do teor de zircónio. O estudo efetuado permitiu comprovar a possibilidade de revestir superfícies rugosas por pulverização catódica magnetrão, mantendo a macrorugosidade e não deturpando excessivamente a microrugosidade original. Para o efeito, a espessura dos filmes deve ser da ordem de 1 m. Variando o número de pastilhas de zircónio coladas no alvo de titânio foram produzidos filmes com teores entre 14 e 20 % pd. Zr. As características de superfície, assim como as propriedades mecânicas avaliadas, são encorajadoras, confirmando o potencial dos revestimentos Ti-(Zr) para aplicação em implantes dentários.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Criação de uma Product Line – Aluno B

Palavras-chave: ACDM,arquitectura de software,ATAM,atributos de qualidade,cenários,product line,requisitos,stakeholders

A empresa ISA (Intelligent Sensing Anywhere), tem o seu foco de actuação em aplicações e soluções de telemetria, pretende aplicar a técnica de construção de uma product line aos produtos da área da saúde. Este estágio teve como objectivo definir a arquitectura para uma product line, aplicando a metodologia ACDM. A elaboração da arquitectura envolveu numa primeira fase a análise dos requisitos dos produtos envolvidos, seguindo-se a construção do design da arquitectura. No decorrer do processo de construção da arquitectura, foi necessário efectuar tomadas de decisão e experimentações com o objectivo de refinar o design da arquitectura. O uso da metodologia ACDM facilitou a tarefa de incluir numa só aplicação os vários produtos da área da saúde. Este relatório pretende demonstrar a importância dos processos na engenharia de software. O conjunto de passos e linhas de orientação em cada uma das fases de requisitos, design da arquitectura e experimentações definidas no ACDM, facilitaram a construção do design da arquitectura de software.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Estimativa da Resistência do Betão In Situ: Método Esclerométrico

Palavras-chave: Betão,Resistência à compressão,Ensaios não destrutivos,Esclerómetro,Ultra-sons,Concrete,compressive strength,Non-destructive testing,rebound hammer,Ultrasonic

O betão, o material mais utilizado na construção, tem na resistência à compressão a sua característica principal. A resistência real in situ de um determinado betão é influenciada por inúmeros factores, inerentes à constituição do próprio material, à geometria das peças, ao tipo de carregamento, ou ao ambiente em que se encontra sujeito. Frequentemente, é necessário estimar a resistência real do betão constituinte de elementos estruturais. Habitualmente, recorria-se à execução de carotes in situ e ao posterior ensaio à compressão, no entanto este tipo de ensaio tem inconvenientes tais como o custo elevado, a morosidade e os danos provocados no elemento estrutural. Nesse contexto, os ensaios não destrutivos apresentam-se como uma alternativa devido ao seu baixo custo, rapidez e baixos danos provocados. O método esclerométrico é um ensaio de medição de dureza superficial que, utilizando correlações adequadas, correlaciona a dureza superficial com a resistência à compressão. Apesar da grande difusão do método, ainda existe uma grande variedade de parâmetros que afecta a fiabilidade do resultado, os quais não vêm considerados na curva de correlação do aparelho. Aspectos como a carbonatação do betão, a sua espessura, a regularização da superfície ou a posição do esclerómetro influenciam os resultados podendo conduzir a valores estimados, através do esclerómetro, superiores aos valores da resistência à compressão obtidos por ensaio de carotes na estrutura. O presente trabalho pretende contribuir para um maior rigor e objectividade na utilização do método esclerómetrico, assim como, na interpretação dos resultados obtidos por este método na estimativa da resistência de elementos de betão. Será aplicado o método preconizado na NP EN 13791:2008 a dois tipos de betão utilizados na indústria de prefabricação. Os resultados serão comparados com os resultados de outro método indirecto de determinação da resistência do betão in situ, o método da determinação da velocidade de propagação de ultra-sons no betão. Por fim, será avaliada também a fiabilidade da utilização combinada dos dois métodos indirectos na obtenção da resistência à compressão in situ.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Influência do Agente Dopante na Resposta Biológica de Filmes Finos de Hidroxiapatite

Palavras-chave: Hidroxiapatite,Prata,Flúor,Filmes finos,Efeito antibacteriano,Pulverização catódica,Hydroxyapatite,Silver,Fluor,Thin films,antibacterial effect,Sputtering

A rejeição e a infeção bacteriana são dois dos maiores problemas em implantes ortopédicos, e por isso osteointegração e efeitos antibacterianos devem ser dois requisitos deste tipo de implante. O objetivo deste trabalho é a deposição de filmes finos de hidroxiapatite (HA) dopados com prata (HA/Ag), com flúor através da utilização de poli(tetrafluoretileno) (HA/PTFE) e ambos os materiais (HA/PTFE/Ag) e, após caracterização físico química avaliar da sua capacidade combinada de ser osteointegrador e ter efeito antibacteriano perante Escherichia coli, Staphylococcus epidermidis, Bacillus cereus. Simultaneamente foi avaliada a influência da composição química e da rugosidade dos substratos usando para o efeito o aço inoxidável 316L e o Ti cp4 com rugosidade nanométrica e micrométrica. Os filmes finos, com espessuras entre os 160 e os 450 nm foram depositados por pulverização catódica r.f. magnetrão. O teor de elemento dopante foi de 7%at. Ag, 50%at. F e 6%at. Ag/50%at. F. A análise estrutural evidenciou o facto de quase todos os revestimentos serem nanocompósitos, com matriz amorfa de HA, com uma distribuição das fases cristalinas nem sempre uniforme. Os filmes que foram codepositados com PTFE como fonte de F apresentam como fase maioritária o fluoreto de cálcio. Os filmes finos têm maior capacidade osteointegradora, de acordo com os testes in vitro com solução de Hank, do que qualquer um dos substratos não revestidos, sendo que o melhor desempenho foi conseguido com as superfícies contendo F: HA/PTFE e HA/PTFE/Ag. Os testes microbianos evidenciaram que a única estirpe de bactérias contra a qual as superfícies foram eficazes foi a Staphylococcus epidermidis e que o revestimento com melhor desempenho foi o HA/Ag, seguido pelo filme fino HA/PTFE/Ag. No global, o revestimento que, com sucesso, consegue conjugar uma boa capacidade osteointegradora com atividade antimicrobiana é o HA/PTFE/Ag.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Estimativa de gases com efeito de estufa em processos de compostagem

Palavras-chave: Gases com efeito de estufa,amoníaco,compostagem,fatores de emissão,Greenhouse gases,ammonia,composting,emission factors

O principal objetivo deste trabalho focou-se na estimativa de gases com efeito de estufa (GEE) ao longo de processos de compostagem. Neste âmbito, foram feitas medições de dióxido de carbono libertado em reatores laboratoriais de compostagem e comparadas com emissões teóricas a partir de fatores de emissão propostos na literatura, e com previsões estequiométricas. Adicionalmente, foi determinado experimentalmente a quantidade emitida de amoníaco, que não sendo considerado GEE, pode contribuir para este efeito por via indireta. As metodologias experimentais envolveram a absorção de CO2 numa solução de NaOH e de NH3 numa solução de H3BO3. De um modo geral, as emissões dos GEE podem ser distintas, dependendo dos materiais, do tipo de sistema e das condições operatórias utilizados. No presente estudo, as emissões de CO2 observadas através de absorção em NaOH variam de 11.9 a 30.8 g CO2 kg resíduo-1. Na literatura estes valores variam de 12 a 252 g CO2 kg resíduo-1. Por sua vez, as emissões de CH4 e N2O previstas através de fatores de emissão da literatura variam, respetivamente, de 0.006 a 12 g CH4 kg resíduo-1 e 0.0014 a 0.676 g N2O kg resíduo-1. Em relação ao NH3, as emissões observadas foram de 0.5 a 2.8 g NH3 kg resíduo-1. Os valores obtidos através de cálculos estequiométricos para o CO2 e NH3 variam, respetivamente, de 16 a 716 g CO2 kg MO-1 e 3.97×10-5 a 2.13×10-2 g NH3 kg MO-1. De entre as metodologias usadas neste estudo a mais adequada para monitorizar GEE é a medição direta de gases na corrente de saída, sendo contudo, recomendável a cromatografia gasosa de modo a medir simultaneamente e on-line CO2, CH4 e N2O.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Estudo e análise de estratégias de arrefecimento para correção e melhoria das condições de conforto num edifício escolar

Palavras-chave: Estratégias de arrefecimento,DesignBuilder,Índices de conforto (PMV e PPD),Cooling strategies,DesignBuilder,thermal comfort indices (PMV and PPD).

No presente trabalho, analisaram-se e definiram-se estratégias de arrefecimento (passivas e/ou ativas), com o objetivo de corrigir e melhorar as condições do ambiente interior num edifício escolar. Utilizou-se como caso de estudo, um edifício existente recentemente construído que possui uma elevada área de envidraçados e não contempla sistema de arrefecimento O estudo foi efetuado com base num programa de simulação dinâmica de edifícios, o DesignBuilder. Para tal, criou-se um modelo de simulação com base no edifício escolar onde foram testadas os vários cenários. Foram analisadas diversas estratégias de arrefecimento possíveis de implementar, optando-se pelo estudo de três cenários: no primeiro cenário testou-se a implementação de sistemas passivos de sombreamento (pala horizontal e grelhas); no segundo cenário simulou-se a introdução de um sistema de pré-arrefecimento do ar novo insuflado (Insuflação do ar a 20ºC e 15ºC) e por último realizou-se a combinação destes dois cenários (sombreamento e pré-arrefecimento do ar novo). A influência da aplicação das estratégias de arrefecimento estudadas foi quantificada através da análise dos ganhos solares, das temperaturas interiores, dos consumos energéticos e dos índices de conforto, PMV e PPD. Em todos os cenários conclui-se que a implementação das estratégias definidas provoca uma melhoria das condições do ambiente interior. Realçam-se os cenários onde se implementam as soluções de sombreamento com grelhas e a do conjunto de préarrefecimento do ar a 20ºC e sombreamento com grelhas, que apresentam as melhores condições do ambiente interior de todos os cenários analisados.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Acreditação de Laboratório para ensaio de Coletores Solares Térmicos

Palavras-chave: Acreditação de Laboratórios,Certificação de Produtos,Ensaios de Fiabilidade,Coletor Solar,Mercado Solar Térmico,Laboratories accreditation,Product Certification,Reliability Tests,Solar Collector,Solar Thermal Market

A presente dissertação foi desenvolvida com o objetivo primeiro de facilitar o processo de acreditação de laboratórios de ensaio em geral, analisando o caso concreto do ensaio a coletores solares térmicos do Laboratório de Sistemas de Energia do Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro, cujo processo de acreditação se encontra em fase de implementação. É analisada a norma NP EN ISO/IEC 17025:2005, referente à acreditação de laboratórios, abordando os pontos mais importantes para o laboratório em causa, e deixando sugestões que possam tornar este longo processo mais célere. É também analisada a norma EN 12975-2:2006, referente á certificação de coletores solares térmicos, sugerindo propostas de melhoria aos seus ensaios de fiabilidade. Estas propostas poderão aproximar ainda mais os ensaios existentes das solicitações térmicas e mecânicas a que os coletores solares são submetidos durante o seu ciclo de vida. Esta aproximação permitirá a longo prazo uma maior credibilidade no produto por parte do consumidor. Da análise realizada, conclui-se que a acreditação de laboratórios de ensaio é um processo moroso e dispendioso, mas que acarreta consigo vantagens de promoção e confiança no produto a ensaiar. Os laboratórios de ensaio poderão participar ativamente no desenvolvimento e melhoria de referenciais normativos, aplicando os ensaios existentes com sentido crítico.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Accionamentos Baseados em Motores De Relutância Variável Comutados com Capacidade de Regeneração de Energia Para Veículos Eléctricos/Híbridos

Palavras-chave: Máquina de relutância variável comutada,gerador de relutância variável comutada,diagnóstico de avarias,Switched Reluctance Generator,Switched Reluctance Motors,Fault diagnosis

A poluição ambiental, o aquecimento global e a escassez de recursos não-renováveis, fizeram crescer o interesse na exploração de veículos mais ecológicos e eficientes. É neste contexto que surgem os veículos eléctricos e híbridos, apontados actualmente como alternativa a longo prazo aos veículos com motor de combustão interna. Os accionamentos baseados em máquinas eléctricas para estes fins, têm que possuir requisitos específicos (aceleração, gama de velocidade de operação, potência, etc..) que cumpram as restrições impostas como o volume, o peso, a carga e as fontes de alimentação do veículo. As máquinas de relutância variável comutadas (MRVC) são consideradas como fortes candidatas para aplicações nos sistemas de tracção em carros eléctricos. O elevado desempenho a altas temperaturas, a fiabilidade, a eficiência, larga gama de operação e robustez estrutural, tornam esta máquina ideal para este tipo de aplicações. Estas também apresentam vantagens económicas devido ao seu baixo custo de produção e manutenção. Nesta dissertação é efectuado um estudo dos accionamentos para tracção eléctrica baseados na MRVC, dando especial ênfase ao seu modo de funcionamento como gerador. Neste contexto, serão abordadas estratégias de controlo que produzem diferentes desempenhos, de modo a assegurar o melhor funcionamento para a aplicação em causa. Por fim, é proposto um novo método de diagnóstico de avarias no conversor de potência usado. Este constitui uma novidade pois, não usa sensores adicionais aos estritamente necessários para o controlo da máquina. Todas as estratégias aplicadas e o método de diagnóstico desenvolvido serão validados através de resultados de simulação e experimentais.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Construção de mobilidade eficiente através de design de interfaces visuais guiadas por geo-localização

Palavras-chave: Aplicação Móvel,Design de Interface,Mapas,Mobilidade,Urbano,Interacção,Geo-localização,Geo-referenciação

Com a evolução das tecnologias de comunicação e do hardware de suporte, cada vez mais é notório um êxodo digital do interior para o exterior, com a entrada e proliferação de dispositivos móveis com mais e melhores funcionalidades e tecnologia, que se fundem com a vivência diária de um utilizador, procurando assim obter uma vida digital suportada por uma série de serviços que informam e ligam o utilizador às pessoas, locais e acontecimentos que o rodeiam. Esta dissertação propõe analisar algumas das funcionalidades e interacções que existem entre mobile e utilizador, e a forma como estas podem funcionar e optimizar a área da mobilidade urbana. Assim, e no âmbito de um projecto de investigação suportado pelo programa TICE.Mobilidade (projecto QREN de dimensão média e financiado pelo FEDER, QREN Ref.13 843), resultante de um esforço conjunto entre várias instituições de I&D e empresas com know-how no sector da mobilidade, nomeadamente envolvendo docentes do DEI - Departamento de Engenharia Informática e investigadores do CISUC - Centro de Informática e Sistemas da Universidade de Coimbra, serão propostos e desenvolvidos propostas de interfaces para uma aplicação móvel com o intuito de melhorar e facilitar o processo de informação, localização (e, mesmo, motivação) do utilizador relativamente a locais e eventos, resultando como aplicação prática dos conceitos e teorias apresentados ao longo desta dissertação.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Como os doentes vivenciam a Depressão e o Seu Impacto No Seio Familiar

Palavras-chave: Depressão,doente depressivo,família,impacto da doença,ADEB,Depression,depressive patient,family,impact of disease,ADEB

A depressão é uma doença cada vez mais diagnosticada e apesar das pessoas estarem mais sensibilizadas e conscientes da mesma, este trabalho procura expor e compreender a doença segundo a perspectiva do doente, como ele a vive, como ele a encara. Esta doença afecta também quem está próximo do doente no seio familiar. O contexto do trabalho de campo é na Associação de Doentes Depressivos e Bipolares em Coimbra.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Estudo da Instabilidade de Taludes na Baía Farta – Benguela (Angola).

Palavras-chave: Instabilidade de vertentes,taludes,Análise de instabilidades,Levantamento de campo,Ordenamento de território,Baía Farta (Angola),Instability of sheds/trimmers,Analysis of instabilities,Field Survey,Spatial planning,Baía Farta (Angola)

Com esta dissertação pretende-se identificar, caracterizar e avaliar as instabilidades nas vertentes dos taludes na zona a sudoeste da Baía Farta, Província de Benguela-Angola. Este problema remete-nos a uma situação de preocupação, considerando os seus efeitos desastrosos, procurando todas viabilidades para o estudo deste fenómeno, na perspectiva de dirimir os impactos de instabilidades nesta localidade. É importante para este efeito identificar e caracterizar as formas de instabilidade, descrever os verdadeiros motivos que justificam o movimento do material rochoso nestas vertentes, quer naturais, quer de escavação, como a geomorfologia, a litologia, a estruturação das camadas, a inclinação, a ocupação do solo e a actividade humana, o clima, a cobertura vegetal, o regime hidrológico, que impõem-se na ocorrência de situações de instabilidades. Procurou-se determinar as formas de estabilização destes taludes e a descrição destas técnicas de mitigação/redução do impacto destes fenómenos. Para o caso real em destaque é de todo conveniente realizar a avaliação do risco de desmoronamentos e quedas de blocos. Para a efectivação deste trabalho, recorreu-se a técnicas do ponto de vista de campo, bem como as de gabinete.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Determinação dos Parâmetros de Explosividade de Misturas C--ar e/ou C--O2

Palavras-chave: Explosividade,,Pressão máxima de explosão,Velocidade máxima de aumento de pressão de explosão,Concentração mínima de pó de explosão,Concentração limite de oxigénio de explosão,Explosibility,Maximum explosion pressure,Maximum rate of explosion pressure rise,Lower explosion limit,Limiting oxygen concentration

A determinação experimental da explosividade de suspensões de poeiras é realizada com carvão proveniente da Central Termoelétrica do Pego e efetuada numa câmara de explosão fechada, esférica e com 23,9 l, sendo a ignição da explosão gerada por ignidores pirotécnicos de 10 kJ. O pó de carvão é colocado num recipiente de 0,76 l, que é pressurizado a 18,89 bar e, após a abertura rápida de uma eletroválvula, forma-se a suspensão de pó no interior da câmara de explosão. De seguida é efetuada a ignição através de uma descarga elétrica sobre o ignidor pirotécnico. O trabalho experimental iniciou-se com a calibração do sistema de ensaio, ajustando as temporizações de abertura da eletroválvula e de disparo da fonte de ignição. Em simultâneo efetuou-se um estudo de avaliação dos parâmetros de explosividade em função do tempo entre a abertura da eletroválvula e a ignição. Com o sistema de ensaios calibrado realizaram-se ensaios em que se variou a concentração de pó em suspensão de 30 g/m3 até 1000 g/m3. O trabalho experimental terminou com a determinação da concentração limite de oxigénio para a qual deixa de ocorrer explosão, para uma concentração de pó de 500 g/m3. Obtiveram-se como valores máximos de pressão e velocidade máxima de aumento de pressão, 7,94 bar para uma concentração de 250 g/m3 e 79,96 bar/s para uma concentração de 600g/m3, respetivamente. A concentração mínima de carvão para ocorrer uma explosão foi de 35 g/m3. A concentração limite de oxigénio obtida, para uma concentração de 500 g/m3, foi de 13,2%.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Produção e caracterização de materiais cerâmicos para sensores de humidade

Palavras-chave: Sensores de humidade,Compostos cerâmicos,Espectroscopia de impedância,Modelo eléctrico,Humidity sensors,composite ceramic,impedance spectroscopy,electric model

Produção e Caracterização de Materiais Cerâmicos para Sensores de Humidade que intitula a presente dissertação, aborda essencialmente as particularidades e as características desejáveis nos sensores de humidade. É necessário o desenvolvimento de novos materiais, neste caso, cerâmicos, com elevada sensibilidade e selectividade. Concomitantemente este trabalho de investigação tem por base, algumas metas a cumprir, tais como; o estudo e a análise da sensibilidade de sensores de humidade com base em materiais cerâmicos. Esta observação implicou a sua preparação a partir de pós de composições controladas de TiO2 e ZnO, bem como a compreensão do envolvimento do sensor na resposta eléctrica às variações de humidade relativa e temperatura. Para detectar as alterações da humidade que se fundamentam na variação de uma propriedade eléctrica, recorre-se a numerosas composições de óxidos. Nesta realização experimental, foram utilizados pares de compostos, TiO2 (dióxido de titânio) e ZnO (óxido de zinco), repartidos por uma razão de volume percentual respectivamente de 90-10% para o sensor A1 e uma razão de 80-20% para o sensor A2, sinterizados a uma temperatura de 500ºC. As medidas eléctricas são obtidas com um espectroscópio de impedância complexa quando o sensor é sujeito a atmosferas diversas. Um sinal sinusoidal foi assim aplicado ao sensor com frequência entre 1,5KHz e 40MHz por intermédio de eléctrodos obtidos por deposição de pasta de ouro sobre o óxido, tendo-se conseguido múltiplos varrimentos em frequência que posteriormente foram analisados e comparados graficamente. Era também de particular interesse o estudo do modelo eléctrico equivalente, validado para os sensores em análise. A par da evolução tecnológica, com este estudo, contribui-se para uma maior compreensão acerca das imensas aplicações dos sensores de humidade.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias