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Estudo comparativo de alternativas baseadas em energia renovável para procução de AQS no sector residencial

Palavras-chave: Água quente sanitária,Eficiência energética,Energias renováveis

A presente dissertação compreende o estudo e análise energética de alternativas de produção de energia renovável num edifício de habitação antigo, situado no centro histórico da cidade de Coimbra, na zona protegida pela UNESCO. O estudo tem como finalidade encontrar opções vantajosas, económica e energeticamente, que permitam contribuir para o cumprimento das metas impostas pela União Europeia. Este estudo dá continuidade a projetos anteriores da autoria do Nelson da Silva Brito (Arq.) e do Gonçalo Brites (Eng.) [1], e da Sara Henriques (Eng.) [2], explorando alternativas de energia renovável para a produção de águas quentes sanitárias O estudo energético dos diferentes sistemas de preparação de AQS foi realizado através da modelação destes sistemas no software EnergyPlus 8.5. A simulação inicial compara três tipos de sistemas de preparação de AQS viáveis para serem instalados no edifício habitacional, considerando uma ocupação de 2 pessoas: um cilindro elétrico (considerado como a solução de base e que serve para comparação dos sistemas com energias renováveis), um sistema solar térmico e uma bomba de calor com painéis fotovoltaicos. A análise dos resultados da simulação possibilita a quantificação detalhada dos gastos energéticos e monetários no aquecimento da água ao longo do ano. Foram igualmente realizados estudos para avaliação do impacto de maiores consumos de AQS na eficiência do sistema solar térmico e o solar fotovoltaico com bomba de calor, e testadas medidas como a instalação de temporizadores e de baterias, bem como a alteração da inclinação dos painéis. Esta dissertação demonstra que as alternativas baseadas em energias renováveis na preparação de AQS representam um contributo para alcançar edifícios de balanço energético quase nulo, com um desempenho energético sustentável.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Caracterização numérica de um fixador externo para fraturas da tíbia

Palavras-chave: Fixador externo,Simple Fix,fraturas da tíbia,rigidez,AO Tubular,pré-carga,External fixator,Simple Fix,tibia fracture,stiffness,AO Tubular,pre-load

O objetivo do presente trabalho passou pela caracterização numérica de um fixador externo para fraturas da tíbia. Para isso, efetuou-se um estudo numérico do modelo Simple Fix, que se pretendia caracterizar, e o seu desempenho foi comparado com um modelo numérico de um fixador de referência, o modelo AO Tubular. Foi feito, também, um estudo de influência da pré-carga dos parafusos do modelo Simple Fix. O estudo do fixador foi feito com uma configuração unilateral, aplicado a uma fratura da tíbia. Assim, foram criadas as montagens dos modelos 3D dos dois fixadores na tíbia, com configurações idênticas. Os modelos foram importados para o software ADINA, onde se realizou o estudo numérico. Posteriormente, foi criado um modelo numérico reduzido do fixador Simple Fix, onde foi avaliado o efeito da pré-carga dos dois parafusos que constituem os conjuntos bloco/porta-pinos. Concluiu-se que o fixador externo Simple Fix demonstra ser mais rígido que o fixador AO Tubular para todas as condições de carregamento estudadas, portanto, axialmente, transversalmente, à torsão e a combinação das três solicitações ao mesmo tempo. Verificou-se que a influência da pré-carga no desempenho do fixador depende do diâmetro do pino intramedular utilizado. No entanto, aconselha-se uma revisão da geometria dos porta-pinos.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Desenvolvimento de ações orientadas para a melhoria no chão de fábrica

Palavras-chave: Controlo de stock,Layout,Metedologia 5s

Num mercado cada vez mais exigente, qualquer implementação de melhoria poderá permitir obter uma vantagem competitiva. Em 2015, segundo a comunidade Europeia, a utilização média do saco de plástico em Portugal é de 466 sacos por habitante, uma das mais elevadas da Europa. O projeto desenvolvido em ambiente industrial teve como objetivo implementar ações orientadas para a melhoria no chão de fábrica em diversas vertentes, de forma a reduzir os custos, a aumentar a qualidade dos produtos e otimizar os recursos e operações. Recorreu-se ao uso da metodologia do 5S, ao controlo de stocks, à reestruturação do layout, ao estudo dos tempos de troca de ferramenta nas impressoras, à manutenção preventiva e ao cálculo do indicador OEE. No final do projeto, após analisados os problemas existentes, foi visível a eficácia das soluções implementadas e apresentadas melhorias que podem ser desenvolvidas pela empresa no chão de fábrica.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Contribuição para a caracterização da biomassa florestal arbustiva

Palavras-chave: Biomassa florestal,Aproveitamento energético

Biomassa florestal é um recurso renovável passível de aproveitamento e com crescente valorização económica. O presente estudo pretende caracterizar combustíveis florestais e biomassa provenientes de espécies arbustivas e verificar a viabilidade de integração destes em sistemas de aproveitamento energético. Como tal são desenvolvidos modelos alométricos para avaliação da carga de combustível florestal por forma a quantificar disponibilidade de biomassa em termos de produção florestal e avaliar percentagens de coberto vegetal relativamente a espécies arbustivas tais como: Erica sp., Chamaespartium Tridentatum e Cytisus sp. Estes modelos são suportados por dados recolhidos em ensaios de campo e pela literatura, sendo que se recorre nos ensaios à avaliação da percentagem coberto vegetal pelo Método Linha Interceção (MLI) e à determinação da densidade aparente (kg/m3). Estes parâmetros são obtidos por meio de ensaios laboratoriais e comparados com dados da literatura por forma a validar os resultados. No decorrer do presente trabalho é feita também uma análise sobre as fases de crescimento de arbustos tendo em vista uma otimização em ciclos de colheita focando os padrões de carga típicos destas espécies.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Avaliação dos consumos energéticos em instalações agropecuárias

Palavras-chave: Consumo energético,Instalação agro-pecuária

A presente Dissertação de Mestrado tem como objetivo analisar os consumos energéticos numa instalação agropecuária, mais concretamente um aviário. O presente estudo segue a sequência do que já foi estudado por diversos autores, salientando que ao longo dos anos, este tipo de instalações tem sofrido enormes alterações, tanto a nível das tecnologias usadas nas instalações como a nível do conhecimento da genética das aves. Estes dois fatores fazem com que a análise energética deste tipo de instalações apresente resultados díspares de estudos realizados há alguns anos. Neste estudo pretende-se também avaliar a influência da temperatura exterior nos consumos energéticos da instalação. Normalmente, a análise aos consumos energéticos é feita com base nos custos reais faturados, tanto de energia elétrica como de térmica. Neste caso, optou-se por uma monitorização dos consumos de energia elétrica e tempo de funcionamento da caldeira, ao minuto, levada a cabo por equipamentos de medida instalados no aviário. Portanto, elaborou-se uma metodologia de cálculo para a obtenção da energia térmica consumida pela instalação com base no intervalo de tempo que a caldeira se encontrou parada. Para uma análise da energia térmica mais precisa, determinou-se experimentalmente o poder calorífico dos combustíveis tipicamente utilizados na instalação alvo de estudo. No que toca ao consumo de energia elétrica na instalação, o estudo foi realizado segundo medições efetuadas pelo medidor de energia instalado no quadro elétrico geral da instalação e segundo uma análise das faturas de eletricidade. Foram realizadas duas medições para a análise da energia térmica, uma em maio/junho e outra em junho/julho. Na medição de maio/junho a caldeira funcionou durante 106 horas, registando-se uma temperatura média exterior de 15°C, enquanto na medição junho/julho a temperatura média registada foi na ordem dos 23°C, e a caldeira funcionou, aproximadamente, 30 horas. No período de análise, os resultados obtidos a partir das medições realizadas, permitiram constatar que o consumo de energia elétrica, num ciclo de criação com 30000 aves, foi, aproximadamente, de 5000 kWh e o consumo de energia térmica foi cerca de 10000 kWh. Em relação ao consumo específico observou-se que no caso da energia elétrica, consumiu-se 3.383×10-5 tep/ave, enquanto de biomassa, foi consumido 3.6×10-5 tep/ave.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Análise da recolha seletiva de resíduos urbanos em Portugal e comparação com outros países

Palavras-chave: Gestão de resíduos sólidos urbanos,Recolha selectiva de resíduos

Nos últimos 20 anos a gestão de resíduos urbanos tem constituido um dos maiores desafios ambientais e económicos para os municípios e sistemas de gestão em Portugal. Este estudo analisa uma parte desse desafio, a recolha seletiva e estabelece uma comparação com alguns países europeus, nomeadamente França, Dinamarca e Suécia. É analisada a evolução dos planos estratégicos em Portugal e resultados da capitação, recolha seletiva, recolha indiferenciada e destino final dos resíduos urbanos no período compreendido entre 1995 e 2014. Neste contexto são comparados também os diferentes sistemas de gestão, em termos dos resultados da capitação e destino final dos resíduos, constatando-se diferenças significativas ao nível do último. Tendo por base as experiências com a recolha seletiva em três municípios (Maia, Guimarães e Óbidos) e as metas estabelecidas por três sistemas de gestão de resíduos (Lipor, ERSUC e ALGAR) até 2020, são discutidos os modelos de recolha Porta-a-Porta (PaP) e o sistema Pay As You Throw (PAYT). Para o mesmo período atrás referido, analisa-se em termos comparativos a evolução dos modelos de recolha seletiva implementados. Os resultados mostram que a evolução da capitação dos resíduos seletivos em Portugal esteve praticamente estagnada entre 2009 e 2011, devido à crise económica, crescendo de forma significativa em 2014, muito pela contribuição das unidades de tratamento mecânico e biológico, mas mantém-se muito abaixo dos países usados para efeito de comparação e também está abaixo da média da EU-28. O modelo de recolha PaP e o sistema PAYT são adotadas pela maioria dos municípios na Suécia e Dinamarca e na França está em face de crescimento, prevendo-se que em 2020 esteja a funcionar em todas as regiões. No sentido de Portugal se aproximar destes países, apresentada uma análise SWOT à implementação da recolha PaP de Resíduos Urbanos Biodegradáveis (RUB) e de um sistema de devolução remunerada para resíduos de embalagens e de vidro.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Conceção mecânica de um criorrefrigerador isento de vibrações

Palavras-chave: Refrigeração,Compressores,Adsorção,Criogénio

O presente trabalho demonstra a conceção mecânica de um criorrefrigerador isento de vibração para temperaturas 40-80K, do tipo Joule-Thomson com compressor de adsorção. É feita uma introdução que descreve o ciclo, o seu funcionamento, e os seus componentes, tal como os aspetos mais importantes para garantir o seu bom funcionamento. O processo de desenho refere as várias alternativas possíveis, os critérios de seleção, o processo criativo, e por fim o desenho final. Relatam-se os processos de fabrico a tomar, aspetos de montagem e as suas implicações a nível de desenho, tendo como exemplo uma peça de teste. Como conclusão são descritos os resultados obtidos e as maiores dificuldades observadas durante o desenvolvimento.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Estudo preliminar da deposição de carbono por DOMS

Palavras-chave: Revestimentos,DLC,Pulverização catódica,Magnetrons

O desenvolvimento deste trabalho surgiu como preparação para o projeto que será desenvolvido no centro de engenharia mecânica da universidade de Coimbra (CEMUC) e que consiste na produção de revestimentos em DLC (Diamond like Carbon), para segmentos de pistões de motores de combustão interna de alta compressão, através de HiPIMS (High power impulse magnetron sputtering) em modo DOMS (Deep oscilation magnetron sputtering). Com este trabalho pretende-se estudar a influência de certos parâmetros de deposição nas amostras depositadas de forma a delinear um plano a seguir no desenrolar do projeto. A variação de espessura nos revestimentos mostrou que este parâmetro tem uma grande influência na microestrutura dos mesmos. O aumento da espessura provoca uma diminuição da densidade e um consequente aumento da rugosidade dos revestimentos, sendo a rugosidade mínima obtida neste trabalho de 1,07nm para uma espessura de cerca de 340nm. Relativo à dureza dos revestimentos conclui-se que existe um valor ótimo de espessura para o qual a dureza atinge um valor máximo, que neste trabalho foi de 23GPa para uma espessura de cerca de 650nm. A utilização de uma polarização do substrato de – 50 V resultou numa melhoria apreciável das propriedades mecânicas dos filmes e uma diminuição significativa da sua rugosidade superficial. No entanto, a utilização de uma maior polarização do substrato resultou em todos os casos no descolamento dos filmes devido a uma adesão insuficiente. As propriedades mecânicas dos filmes depositados com polarização do substrato sugerem que a descarga DOMS gera um maior número de iões de carbono do que seria de esperar para uma descarga HiPIMS. Este resultado pode estar relacionado com a maior tensão de deposição em DOMS ou com a geração de iões de C durante os micro-arcos que se desenvolvem na superfície do alvo durante as deposições. As alterações causadas pela variação do valor de carga da fonte de HiPIMS-DOMS foram pouco pronunciadas apesar de ser possível observar o seu efeito. Um maior valor da tensão de carga (DC) leva a uma estrutura mais densa, com rugosidades inferiores, sendo que as alterações ao nível da dureza mostraram um aumento da mesma com o aumento do DC.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Estudo da influência do efeito de meios corrosivos na resistência ao impacto de laminados vidro/epóxido

Palavras-chave: Compósitos laminados,Corrosão,Testes

Os materiais compósitos podem estar expostos a vários tipos de ambientes corrosivos durante a sua vida útil, o que pode causar degradação nas suas propriedades. O efeito de soluções ácidas e alcalinas nas propriedades mecânicas de compósitos pode já ser encontrado na literatura publicada, no entanto, estas publicações não são suficientes para estabelecer um conhecimento profundo sobre esta matéria. A presente dissertação tem como objetivo estudar o efeito de soluções corrosivas na integridade estrutural de compósitos laminados vidro/epóxido durante vários períodos de imersão, em soluções com diferentes concentrações e em soluções a diferentes temperaturas. Neste estudo, os provetes de laminado vidro/epóxido foram imersos em soluções de ácido clorídrico (HCl) e de hidróxido de sódio (NaOH). Após os seus períodos de imersão, estes provetes foram sujeitos a medições de massa, dureza e rugosidade, e foram, ainda, realizados ensaios de impacto transversal e longitudinal e ensaios de flexão em três pontos. Os resultados obtidos permitem constatar que, independentemente da solução, a resistência ao impacto e à flexão dos provetes diminui com o tempo de imersão. Porém, a solução alcalina provoca maior redução nas propriedades mecânicas dos laminados do que a solução ácida. No caso do aumento de concentração de soluções concluiu-se que a solução de hidróxido de sódio promove uma diminuição na resistência ao impacto dos provetes, no entanto, o aumento de concentração de ácido clorídrico provoca um pequeno aumento das propriedades dos laminados, quer na resistência ao impacto transversal quer ao longitudinal. Este estudo permitiu verificar ainda que, para ambas as soluções, a resistência ao impacto de provetes imersos em temperaturas superiores à temperatura ambiente diminui bruscamente.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Micro-propulsão termicamente induzida

Palavras-chave: Propulsão,Oxidação,Gotas de água,Gelo seco

Em 1756, Leidenfrost descobriu que líquidos depositados sobre superfícies muito quentes levitam sobre uma camada do seu próprio vapor, apresentando uma elevada mobilidade. De tal forma que, quando uma gota é colocada sobre um substrato suficientemente quente, caraterizado por uma textura assimétrica, é propulsionada numa direção bem definida (Linke et al. , 2006). O mesmo acontece com sólidos em sublimação, como é o caso do gelo seco. Neste trabalho foi efetuado um estudo experimental da propulsão de Leidenfrost sobre superfícies com perfis dentados assimétricos de dimensões milimétricas, procurando esclarecer a influência da temperatura e da geometria superficiais na velocidade atingida pelo corpo. Os ensaios realizados sobre superfícies em cobre, para o movimento de gotas de água, revelaram o papel determinante da oxidação, que proporcionou, possivelmente em resultado de ligeiras alterações geométricas da textura superficial, velocidades de locomoção mais elevadas. Por sua vez, as experiências realizadas sobre perfis dentados de várias dimensões, tanto com gotas de água como com pequenos discos de gelo seco, indicaram a importância da relação entre a força de propulsão e a força de fricção propiciadas pelo dentado.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Avaliação e estudo de medidas de melhoramento do sistema de climatização da Biblioteca das Ciências da Saúde da Universidade de Coimbra

Palavras-chave: 7	Sistemas de aquecimento,Sistemas de ventilação,Ar condicionado,Condições higrotérmicas,Qualidade do ar interior

Este trabalho tem como objectivo estudar o sistema de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) da Biblioteca das Ciências da Saúde da Universidade de Coimbra (BCSUC), identificar e caracterizar os seus problemas para que seja possível encontrar soluções para os mesmos. Os desumidificadores, encarregues de manter os depósitos de arquivos em condições higrotérmicas óptimas e estáveis, são também objecto de estudo para garantir que os documentos estão em condições favoráveis à sua preservação. Pretende-se ainda partilhar a informação acerca dos males do sistema e dificuldades encontradas para auxiliar trabalhos futuros. Inicialmente é estudado o sistema através da memória descritiva e plantas do projecto, juntamente com visitas frequentes ao edifício, o que permitiu identificar bastantes desequilíbrios no sistema de AVAC. Através de medições de vários parâmetros de conforto, foram caracterizados com maior detalhe os problemas em que este trabalho se foca, de forma a perceber as suas consequências, para assim facilitar a sua abordagem e resolução. Após devidamente caracterizados os problemas, é realizado um plano que engloba um conjunto de medidas a adoptar com intuito de solucionar alguns dos problemas encontrados, não tendo sido possível o estudo de todos os problemas devido ao curto tempo disponível. No geral, a atual situação da BCSUC apresenta alguns problemas graves, havendo desequilíbrios em praticamente todos os espaços, alguns deles graves, por exemplo, a situação da sala de trabalhos de grupo e uma das unidades de tratamento de ar. Serão necessários outros estudos semelhantes para a análise dos restantes problemas e a implementação de medidas de correção, de forma a garantir as melhores condições para os utilizadores.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Avaliação das vibrações induzidas no sistema mão-braço na prática de instrumento de percussão

Palavras-chave: Biomecânica Ocupacional,Percussão,Sistema mão-braço,Vibrações induzidas,Biomechanics,Percussion,System Hand-Arm,Induced

Este trabalho apresenta uma recolha e análise das vibrações induzidas no sistema mão-braço em praticantes de um instrumento de percussão. No caso em estudo o instrumento é uma bateria tradicional, constituída por um bombo, um timbalão de chão, dois tom-tom, uma caixa, dois pratos e um prato de choque. As baquetas são fabricadas em madeira. O estudo compreende a utilização da norma internacional ISO 5349, que se refere especificamente à avaliação das vibrações induzidas no sistema mão-braço. Os valores obtidos são comparados com os valores apresentados na diretiva nº2002/44/CE que se encontra atualmente (2016) em vigor. O método de aquisição de dados consistiu na instrumentação, com recurso a um acelerómetro, das baquetas e de uma luva que os diferentes bateristas usaram durante a recolha de dados. O estudo envolve voluntários que se podem dividir em dois grupos de bateristas: os profissionais, que possuem formação musical, e os amadores, que embora não possuindo formação musical praticam bateria regularmente. Tendo por base a metodologia usada, os resultados obtidos sugerem que os valores diários recomendados são ultrapassados pela maior parte dos bateristas sem formação musical. No que diz respeito aos bateristas profissionais estes entram numa zona de ação de prevenção.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Desenvolvimento de um sistema automático de limpeza :uma aplicação à indústria cerâmica

Palavras-chave: Coeficiente de arrasto,Escoamento,Indústria cerâmica

Este projeto foi realizado com a intenção de criar uma solução prática para um problema real inserido no meio industrial com base e com recurso a conhecimentos académicos. O principal objetivo desta tese é a conceção e projeto de um sistema de limpeza por sopro para remoção de partículas de sujidade. Foi necessária a recolha e análise de um conjunto de partículas de modo a se conseguir determinar o coeficiente de arrasto e assim a velocidade de escoamento necessário para garantir o arrasto das mesmas, sendo nesta parte que os conhecimentos académicos foram predominantes, nomeadamente na realização de vários ensaios de caracterização geométrica das partículas e nos ensaios realizados para obtenção do coeficiente de arrasto. Depois de saber qual a velocidade que seria necessária realizou-se um estudo de mercado visando a pesquisa dos equipamentos mais adequados, tendo sido selecionadas as denominadas facas de ar projetar e efetuou-se o dimensionamento da estrutura completa, sendo que esta fase incluiu uma vertente mais prática, nomeadamente em relação à realização de pedidos de orçamento. A modelação do sistema foi realizada com recurso ao software Inventor e a análise de esforços através do ADINA. O objetivo principal foi cumprido tendo sido realizada a seleção de equipamentos por catálogo dos fabricantes e o dimensionamento completo do sistema. A empresa começou já a implementação de uma medida de melhoria proposta (colocação da chapa por fora da estrutura dos balancetes) para posterior montagem e funcionamento do sistema de limpeza.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias