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24,736 | Caracterização da rigidez inicial de areias utilizando Bender Elements | Solo arenoso | A caracterização adequada da rigidez de um solo é um aspeto fundamental na modelação do comportamento de qualquer obra geotécnica. Estudos efetuados comprovam que a rigidez é neste tipo de materiais altamente não linear e que só para extensões inferiores a aproximadamente 0.001% se pode assumir um comportamento elástico. Para tão baixas deformações é usual considerar que o solo apresenta uma rigidez constante denominada usualmente por módulo de distorção máximo, Gmax. No entanto para extensões superiores a rigidez tende a decair rapidamente, observando-se uma redução de cerca de 90% do seu valor para extensões da ordem de 1%. Uma das dificuldades na caracterização da curva de degradação da rigidez prende-se com a determinação de Gmax, visto que este parâmetro apenas pode ser obtido realizando ensaios que induzam na amostra níveis de deformação muito pequenos. Uma das possibilidades mais frequentemente utilizadas consiste na realização de ensaios laboratoriais usando bender elements. Este tipo de ensaios permite estimar a velocidade de propagação das ondas de corte, VS, num solo, a qual se encontra diretamente relacionada com o Gmax, desde que se assuma que, para estes níveis de deformação, o solo se pode considerar como estando em regime elástico. O trabalho realizado nesta dissertação tem como principal objetivo a determinação do valor de Gmax de dois tipos de solos arenosos da região de Coimbra, recorrendo a ensaios laboratoriais de bender elements. A avaliação do Gmax tem igualmente como propósito complementar a caracterização destes solos arenosos, que tem já vindo a ser realizada no Laboratório de Geotecnia da Universidade de Coimbra. Para uma maior facilidade de interpretação dos resultados foram utilizadas amostras reconstituídas através um método de pluviação desenvolvido localmente. O trabalho contempla a realização de ensaios em amostras com diferentes densidades relativas a fim de avaliar a influência deste parâmetro na rigidez inicial dos solos. Um outro aspeto analisado é o efeito do confinamento lateral e o seu impacto no valor de Gmax. Para tal, ao longo de cada ensaio a tensão de confinamento das amostras foi progressivamente aumentada até patamares pré-estabelecidos. Pretendeu-se ainda analisar a influência de carregamentos cíclicos no valor da rigidez, pelo que foram executados vários ciclos de carga e descarga em cada ensaio. Por último efetuou-se uma comparação detalhada dos resultados obtidos entre as duas areias de Coimbra ensaiadas bem como com outros valores de referência publicados na bibliografia para solos com características similares. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,737 | Análise da viabilidade da adição da reversibilidade a pequenos aproveitamentos hidroeléctricos pré-existentes | Aproveitamentos hidroeléctricos | A produção e o consumo de energia a nível mundial não param de crescer, induzindo um aumento das preocupações ambientais. Os protocolos internacionais com vista a obrigar os países à redução das emissões de CO2 têm levado ao aumento do peso das energias renováveis na produção de energia. Em Portugal essa tendência também se tem verificado, em especial no grande aumento da potência eólica instalada, que embora ambientalmente vantajosa, não permite responder aos picos do diagrama de consumo diário. Mundialmente assiste-se a uma crescente tentativa em aproveitar a energia produzida pelas eólicas durante os períodos de menor consumo. Sendo o armazenamento na forma de energia potencial gravítica da água, a única forma economicamente viável de armazenar energia em grande escala, tem-se recorrido à construção de barragens com albufeira, equipadas com grupos turbogeradores reversíveis, que podem bombear a água temporariamente retida no contraembalse construído imediatamente a jusante. Quando a hidrografia e a orografia não proporciona este tipo de solução, tem-se optado pela criação de sistemas constituídos por reservatórios artificiais, de montante e de jusante, operando em circuito hidráulico fechado munidos de grupos turbogeradores reversíveis, no qual a água nunca é consumida, limitandose a circular alternadamente de montante para jusante e vice-versa. Na União Europeia, Portugal lidera essa tendência com a construção de novas barragens reversíveis e a modernização das existentes, em grande parte devido à necessidade de regularizar o extraordinário aumento de energia eólica instalada nos últimos anos. Se relativamente às grandes hídricas as vantagens da reversibilidade são já amplamente reconhecidas, o mesmo não se passa em relação à adição desta valência a pequenos aproveitamentos hidroelétricos (PAH) pré-existentes. Neste âmbito, a presente dissertação pretende dar um contributo para o estudo da viabilidade da adição de reversibilidade em PAH, já construídos, considerando o caso particular da barragem do Catapereiro, localizada na Ribeira da Teja, em Vila Nova de Foz Côa. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,738 | Interação fundação-solo em ensoleiramentos sobre estacas: Métodos de análise | Fundações em estacas | As fundações são um elemento fundamental em qualquer projeto de Engenharia Civil, uma vez que garantem a estabilidade global da estrutura. Com a crescente recorrência a edifícios de grande envergadura torna-se necessário obter sistemas de fundações capazes de responder às solicitações destes com a maior eficácia possível e com, a sempre desejada, otimização a nível económico. Neste contexto surgem os sistemas CPRF (Combined Piled-Raft Foundations) estudados na presente dissertação. Esta tem como principal objetivo a modelação tridimensional, através do método de elementos finitos, destes sistemas no recente software RS3, da Rocscience. Inicialmente foi efetuada uma revisão bibliográfica com o intuito de perceber, através de estudos já realizados, o comportamento deste sistema de fundação, nomeadamente de que forma é que os seus mecanismos de interação são afetados pelas suas propriedades. Pesquisou-se também sobre os métodos de análise de sistemas CPRF e sobre a forma como são abordados os projetos destes. De seguida efetuaram-se dois testes à forma de modelar, quer as estacas quer a laje de ensoleiramento, a fim de se puder apurar qual a forma que melhor traduz o comportamento dos mesmos. Adicionalmente são realizadas diversas análises paramétricas a vários modelos CPRF (4, 5 e 9 estacas) onde são alteradas algumas das suas propriedades (espaçamento entre estacas, espessura da laje de ensoleiramento e parâmetros geotécnicos do solo) de modo a perceber como estas alterações influenciam o comportamento global destes. Conseguiu-se assim chegar a uma forma adequada de modelar um sistema CPRF no programa em causa e percebeu-se que as alterações introduzidas às suas propriedades têm diferentes impactos na resposta do sistema global. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,739 | Aproveitamento da água da chuva para fins não potáveis em zonas urbanas: estudo exploratório no Pólo II da Universidade de Coimbra | Águas pluviais -- aproveitamento | A preservação e utilização eficiente dos recursos hídricos têm sido identificadas como principais prioridades para garantir a sustentabilidade da vida no Planeta. Neste contexto, o uso de fontes alternativas de água tem vindo a ser encarado como uma medida necessária face ao problema de escassez de água. O aproveitamento das águas pluviais destaca-se como uma alternativa, simples e acessível, que visa reduzir o consumo de água potável tratada e que ainda pode ser vantajosa porque promove a redução do escoamento superficial na perspetiva da minimização dos problemas com cheias em áreas urbanas. O objetivo do presente trabalho foi estudar o potencial de aproveitamento das águas pluviais em meio urbano para fins não potáveis, como a descarga de autoclismos. O estudo, com aplicação no Departamento de Engenharia Civil (DEC), no Pólo II da Universidade de Coimbra, envolveu, sob o ponto de vista qualitativo, a caraterização da qualidade da água da chuva e das águas de escoamento gerado na cobertura do edifício e, sob o ponto de vista quantitativo, a avaliação dos volumes de água pluvial drenada de um pequeno sector dessa cobertura. Realizou-se, também, um pré-dimensionamento do reservatório de armazenamento da água pluvial drenada, tendo sido averiguado o potencial de economia de água potável, no âmbito deste caso concreto. Os resultados sugerem que a água da chuva e a água de escoamento captada na cobertura do edifício apresentam qualidade físico-química e bacteriológica adequadas à utilização da água de drenagem em descargas de autoclismos, como se pretendia averiguar, necessitando apenas de filtragem. Embora para a área de captação da água da chuva considerada neste estudo (i.e. 25,22 m2) o potencial de poupança de água e o custo médio do reservatório de armazenamento não indicarem a viabilidade económica da implementação de um sistema de aproveitamento de águas pluviais destinado a servir os sanitários do Laboratório de Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente (L.H.R.H.A), é expectável que a utilização de uma área maior de captação e, eventualmente, a adoção de um outro revestimento, possa conduzir a resultados mais encorajadores. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,740 | Politicas estratégicas e gestão da acessibilidade local - O caso do Pólo I da Universidade de Coimbra | Acessibilidade -- Polo I da Universidade de Coimbra | O estudo da acessibilidade a zonas centrais de cidades consolidadas, nomeadamente a zonas com alguma relevância histórica, deve integrar preocupações de sustentabilidade ambiental, sem que tais preocupações se interponham com os níveis de acessibilidade, pondo em risco a economia, a vitalidade social e a qualidade de vida nessas zonas. A praça D. Dinis e toda a envolvente do Pólo 1 da Universidade de Coimbra constituem marcos históricos locais, sendo portanto locais muito procurados na cidade por visitantes nacionais e estrangeiros. Estão, no entanto, todos os dias sob uma pressão enorme de procura de estacionamento, procura essa associada a trabalhadores, estudantes e visitantes. Esta procura excessiva contribui decisivamente para a degradação visual e funcional do espaço público, sendo comum encontrar veículos estacionados por invasão dos espaços pedonais e de sociabilização. A presente dissertação centrou-se na caracterização dos padrões de acessibilidade local, bem como da oferta e procura de estacionamento e das condições de acessibilidade em transporte público e a pé, como base para fundamentar o desenvolvimento de uma proposta global de gestão das acessibilidades, capaz de contribuir para a alteração do paradigma de mobilidade na zona do Pólo I da Universidade de Coimbra. O documento apresenta uma proposta de reorganização do espaço público que procura valorizar a função social, urbana e estética, elegendo o peão e os utilizadores locais como utilizadores preferenciais, em detrimento dos veículos automóveis, sem contudo interferir com a acessibilidade/mobilidade consideradas fundamentais à dinâmica económica e social da zona em causa. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,741 | Uso sustentável da água: Avaliação de benefícios adotando eficiência hídrica em edifícios | Eficiência Hídrica,Sustentabilidade,Certificação Hídrica de Equipamentos e Edifícios,Water Efficiency,Sustainability,Water Certification for buildings and Equipment’s | O aumento da população a par do crescimento das cidades, o clima de cada região e as alterações climáticas, traduzindo-se num aumento da intensidade e frequência de cheias e secas, levam a que o uso eficiente da água e a sua conservação em diferentes setores de atividade, como a agricultura, a indústria e o abastecimento urbano, consistam presentemente, num elevado desafio a nível mundial. Em Portugal, a necessidade de uma gestão sustentável da água foi já confirmada como prioridade nacional através do Programa Nacional para o Uso Eficiente da Água (PNUEA) que tem como principal objetivo a promoção do uso eficiente da água, incentivando o desenvolvimento de uma nova cultura da água, contribuindo para a preservação do meio natural, numa ótica de desenvolvimento sustentável. Entre as ações propostas neste programa a nível dos edifícios, destacam-se a implementação de um sistema de rotulagem de produtos e de um sistema de classificação da eficiência de utilização da água (certificação). A certificação é aplicável a dispositivos e equipamentos, encaminhando à elaboração de um regulamento de certificação hídrica de edifícios que permita, num futuro próximo, uma certificação da eficiência hídrica dos edifícios. O presente trabalho vem no seguimento de um outro que discutiu uma metodologia de classificação e rotulagem da eficiência hídrica de produtos, no sentido de informar os consumidores das características técnicas dos dispositivos. Pretende assim efetuar análises custo-benefício para diferentes tipos de edifícios, nomeadamente coletivos, ao impacto global da aplicação de equipamentos certificados quer em termos de poupança de água, quer em termos económicos. Ao nível da redução no consumo de água, para o caso de estudo ginásio BlueGym Fit obteve-se uma redução no consumo de água de 63,9% e de 56,5% na sua fatura mensal com um período de retorno de investimento de 6 meses. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,742 | Soluções para escavações profundas e contenções periféricas em solos aluvionares | solos aluvionares | As escavações profundas em solos de baixa resistência e elevada deformabilidade, com nível freático elevado, apresentam um grau de complexidade elevado, quer a nível do projeto, quer da sua execução. Os problemas do travamento da contenção periférica, do caudal que aflui para a escavação, do faseamento construtivo, do levantamento hidráulico, da técnica construtiva, da impermeabilização e da ligação da estrutura de contenção à estrutura interna, são aspetos a ter em conta na conceção do projeto e na execução deste tipo de obras. Com a presente dissertação pretende-se fazer uma análise comparativa de duas soluções construtivas correntes - as paredes moldadas em betão armado e as soluções com Cutter Soil Mixing - bem como das soluções de travamento interno, que não recorrem a ancoragens pré-esforçadas. Apresenta-se um resumo das soluções construtivas, seguindo-se o estudo de um caso de obra de contenção periférica prevista construir nas aluviões do rio Mondego, na Baixa de Coimbra. Será analisado o comportamento de ambas as soluções através de modelos numéricos bidimensionais pelo Método do Elementos Finitos. É feita a análise da solução mais adequada, principalmente quanto à limitação das deformações atendendo à existência de zonas edificadas na proximidade da obra. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,743 | Análise experimental de ligações de emenda aparafusadas inovadoras entre perfis de seção tubular | Ligações aparafusadas,Perfis tubulares | As ligações presentes em estruturas metálicas são elementos que exercem grande influência no comportamento global da estrutura, sendo que estas representam pontos críticos onde se dá a transmissão de esforços entre os vários elementos constituintes da estrutura metálica. Estas ligações são idealmente pensadas de forma a facilitar o transporte e montagem das estruturas no local de obra e dividem-se em dois grupos distintos: as ligações soldadas e as ligações aparafusadas. Devido ao elevado grau de exigência da execução de ligações soldadas em obra, as ligações aparafusadas tornam-se muito mais vantajosas nessas condições, sendo o estudo deste tipo de ligações de grande importância. O presente trabalho consiste no estudo experimental de ligações de emenda aparafusadas entre perfis tubulares de secção circular CHS sujeitos a esforços axiais. As ligações apresentam configurações inovadoras, de forma a apresentar uma alternativa às configurações aparafusadas tradicionais com estética pouco apelativa, sendo que as ligações são concebidas de forma a não existir qualquer tipo de soldadura em obra. A caracterização do comportamento da ligação é feito experimentalmente através de ensaios das ligações até à rotura, incluindo a caracterização mecânica de todos os materiais utilizados, como perfis, chapas e parafusos. Os resultados obtidos dos ensaios permitirão obter conclusões acerca do desempenho estrutural das ligações e servirão para calibrar modelos numéricos a desenvolver numa fase posterior deste estudo. Este trabalho surge no seguimento de estudos realizados anteriormente (tanto numéricos, como experimentais) e tem como objetivo a conceção de um novo tipo de ligação de emenda aparafusada entre perfis tubulares, que tenha em simultâneo um elevado desempenho estrutural e elevado valor estético, quando comparado com a tipologia convencional. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,744 | Estudo de vigas híbridas vidro-aço | Vigas de vidro-aço | O tema aborda o estudo de vigas híbridas vidro-aço, um sistema relativamente inovador e com claras vantagens estéticas. Para além disso, fornece um bom equilíbrio entre alta capacidade de carga, viabilidade de conexão fácil e transparência. As vigas híbridas são elementos de construção inovadores que podem ser aplicáveis como elementos estruturais, em vigas e pilares, e elementos de fachada. O trabalho contém uma componente analítica, uma componente experimental e uma componente numérica, com recurso ao programa de elementos finitos “ABAQUS”. Foram realizados ensaios de vigas híbridas com a alma em vidro laminado e os banzos em aço, ligados por sistemas de adesivos, também estudados no âmbito desta tese. Na primeira fase fizeram-se ensaios à escala reduzida do material interveniente no sistema estrutural em estudo para caracterizar o comportamento reológico do mesmo, ou seja, o aço, o vidro e o sistema de ligação entre a alma de vidro e os banzos em aço. Na segunda fase ensaiaram-se, à escala real, vigas híbridas até à rotura através de ensaios à flexão de 4 pontos. As conclusões foram definidas com base nos resultados obtidos experimentalmente, numericamente e analiticamente, sendo realizado uma comparação desses mesmos resultados. Os resultados obtidos mostram que nos sistemas híbridos, a inclusão do reforço em aço permite ultrapassar as desvantagens inerentes à utilização das vigas de vidro simples, modificando-lhes o comportamento em três requisitos relevantes para a segurança das estruturas, a saber: incremento da resistência; introdução de rotura dúctil, com aumento significativo deformação após a fendilhação inicial do vidro; evitar o colapso explosivo do vidro. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,745 | Simulação numérica do comportamento de um aterro construído sobre solos moles do "Baixo Mondego" | Elementos Finitos,Cons2D,aterro,modelação numérica,Quinta da Foja,análise paramétrica | Na presente dissertação pretende-se, recorrendo à modelação numérica no programa de elementos finitos Cons2D, simular o comportamento de um aterro rodoviário situado na Quinta da Foja, no âmbito da construção da autoestrada A14 que faz a ligação Coimbra-Figueira da Foz. Inicialmente, faz-se um enquadramento teórico que engloba não só conceitos fundamentais à interpretação das leis constitutivas usadas, mas também noções importantes para a estimativa dos parâmetros do solo. Numa segunda parte do estudo, simula-se numericamente um ensaio triaxial não drenado de amostras do solo mole do Baixo Mondego comparando-se com os resultados obtidos em ensaios laboratoriais por forma a validar o modelo utilizado. Por último, a modelação do aterro visa a comparação com os resultados obtidos da instrumentação de campo e posterior análise paramétrica, a qual tem por objetivo a previsão da sensibilidade do modelo a diferentes parâmetros (profundidade da malha de elementos finitos, tipo de modelo constitutivo, permeabilidade, faseamento construtivo). Como principais conclusões, depreende-se que de um modo geral as previsões numéricas efetuam boas correlações com os resultados in-situ, no que diz respeito aos assentamentos no eixo do aterro. No entanto, o mesmo não acontece quando se trata dos assentamentos na extremidade do aterro e os deslocamentos horizontais, os quais apresentam diferenças notórias, possivelmente devido à construção de uma banqueta ou à deposição de terras na lateral do aterro. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,746 | Conectores inovadores de elevado desempenho para estruturas mistas aço-betão | Estruturas mistas | A presente dissertação de Mestrado Integrado apresenta um estudo sobre conectores inovadores de elevado desempenho para estruturas mistas aço-betão. Esta tese tem forte ênfase em ensaios laboratoriais, tendo sido efectuados 8 ensaios push-out no Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Coimbra, respeitando as especificações indicadas no Eurocódigo 4 para este tipo de ensaios. Analisaram-se dois conectores do tipo Perfobond com um furo, dois conectores Y-Type, dois conectores Y-Perfobond e dois conectores V-Type. Os conectores do tipo V-Type são soluções inovadoras propostas nesta tese. Os resultados são apresentados e analisados. Para além da avaliação da resistência de cada tipo de conexão, da sua ductilidade, e do seu modo de rotura, estes resultados experimentais e ainda outros da autoria de diversos autores são comparados com resultados analíticos resultantes da aplicação de modelos disponíveis na literatura. É avaliado o desempenho dos diversos modelos analíticos, verificada a possibilidade da sua aplicação às geometrias ensaiadas, e são propostos modelos analíticos para a previsão da resistência das geometrias inovadoras propostas nesta tese. Por último são tecidas algumas considerações finais e apresentam-se algumas propostas para trabalhos futuros. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,747 | Geração de energia nos pavimentos rodoviários | Pavimentos rodoviários -- geração de energia | Esta dissertação teve como objetivo principal estudar o sistema da Waydip durante a sua implementação na cidade da Covilhã. Para atingir o objetivo proposto foram efetuadas as seguintes tarefas: revisão de todas as técnicas de geração de energia associadas à engenharia de infraestruturas de transporte; explicação do funcionamento da tecnologia Waynergy Vehicles da Waydip; análise dos resultados experimentais; estudo dos revestimentos para a superfície dos módulos; análise da localização do sistema na fase piloto (tendo em conta a localização dos equipamentos coletivos, hierarquização viária e a avaliação da rentabilidade da operação); agenda dos trabalhos construtivos durante a implementação do sistema na fase piloto; e por fim, as potencialidades do sistema em estudo que podem vir a ser exploradas no futuro. Os resultados experimentais foram realizados recorrendo a várias configurações eletrónicas e para várias condicionantes do tráfego. Esses resultados foram trabalhados através do programa computacional MATLAB. Na avaliação da rentabilidade da operação foram realizadas contagens a fim de se obter o volume de tráfego na localização do sistema na fase piloto para realizar uma análise de custos e benefícios. Todas as conclusões apresentadas na presente dissertação basearam-se nos resultados experimentais | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,748 | Procedimento para a análise e dimensionamento de estruturas de edifícios em aço leve | Robot SAP,Dimensionamento de elementos metálicos,Modelação computacional,Método prescritivo,Método dos coeficientes parciais,Robot SAP,Design of structural members,Computational modelling,Prescriptive method,Partial Factor method | O presente estudo teve como objetivo principal avaliar a viabilidade da aplicação de ferramentas CAD (neste caso, o programa de cálculo Autodesk® ROBOT™ Structural Analysis Professional 2014) nas fases de conceção, modelação, análise e dimensionamento de estruturas em aço “leve”, nomeadamente, aquelas cujos sistemas estrutural e construtivo são, respetivamente, em gaiola e stick-built. Pretendia também avaliar-se, se as ferramentas, quando conjugadas com o método dos coeficientes parciais (normalização europeia), podem constituir uma alternativa ao procedimento mais habitual para este tipo de estruturas, o método prescritivo (especificação norte-americana), e no caso afirmativo, se essa alternativa é vantajosa. Concluise que as ferramentas são viáveis, que constituem uma alternativa ao método prescritivo e que podem ser mais eficazes e versáteis que aquele método. Estas conclusões foram apoiadas pelo estudo em três fases desenvolvido nesta dissertação: (i) modelação computacional de estruturas de edifícios em aço “leve”, (ii) conceção, analise e dimensionamento de elementos estruturais de edifícios em aço “leve” e, por último, (iii) conceção, análise e dimensionamento de estruturas de edifícios em aço “leve”. A primeira fase permitiu sistematizar um método cujo objetivo é a elaboração de modelos computacionais de estruturas em aço “leve” para a sua posterior análise e dimensionamento. Este método consiste no estabelecimento de regras para modelação dos diferentes elementos que constituem a estrutura. Essas regras foram desenvolvidas tendo em conta, entre outros, o “percurso” das cargas, as condições de apoio e as vinculações entre elementos estruturais (“in line” e distribuídas). A segunda fase consistiu no estudo individualizado dos macro-elementos constituintes de uma estrutura de um edifício em aço “leve” (paredes e pavimentos), de modo a testar a aplicação da metodologia de modelação computacional e comparar metodologias de dimensionamento. A terceira fase tratou a verificação de segurança, tendo também sido consideradas as condicionantes à conceção do edifício e ainda dificuldades e complexidade na sua modelação | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,750 | Geopolímeros - Influência da quantidade de ligante e da composição dos inertes | Geopolímeros - Influência da quantidade de ligante e da composição dos inertes | A mudança de paradigma relativa ao ambiente promoveu o desenvolvimento de novos materiais de construção, investindo-se em elementos com diminuto impacte ambiental, que reduzam a utilização de energias fósseis na sua conceção. Na aposta de novos compostos mais sustentáveis, a indústria do betão começou a utilizar os desperdícios dos produtos industriais, descobrindo assim materiais complementares das misturas de betão, com durabilidade e resistência superiores. O tema desta dissertação vai de encontro a uma produção mais ecológica, afirmando-se o metacaulino como um material pouco poluente, com boas características resistentes e propriedades físicas que o tornam versátil no mundo da construção. Importa por isso estudar diferentes variantes que possam potenciar as qualidades deste material. Expectando-se um desenvolvimento semelhante ao do betão, foi estudada a influência da quantidade de ligante e da composição dos agregados em misturas de geopolímeros. Neste contexto procedeu-se à caracterização das resistências à tração por flexão e à compressão, em misturas de geopolímeros com 10, 30, 50, 70, 90 e 100% de adição de metacaulino, face a uma mistura base. Depreendeu-se que numa mistura de geopolímero, a quantidade de ligante não influencia significativamente as resistências, obtendo-se valores semelhantes entre as diferentes misturas. Foram também analisadas misturas de geopolímeros com agregados compostos, por adição de britas de diâmetros diferentes, à areia base. Os quatro diâmetros máximos considerados, corresponderam aos peneiros regulamentares, ou seja 2,38, 4,76, 6,30 e 9,50 mm. Para as diferentes misturas não foi conseguida uma análise conclusiva sobre as dimensões ótimas dos agregados. Neste contesto, não se pode concluir acerca do efeito da composição dos agregados nas resistências das misturas. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,751 | Fugas e perdas em sistemas de abastecimento de água | WaterNetGen,Modelação Matemática,Leis de Vazão,Coeficientes de Vazão,Pressure-Driven-Analysis,Demand-Driven-Analysis,WaterNetGen,Mathematical Modeling,Leakage Laws,Leakage Coefficients,Pressure-Driven-Analysis,Demand-Driven-Analysis | Estima-se que, até 2025, mais de 8 mil milhões de pessoas, em cerca de 48 países, irão enfrentar stresse hídrico ou situações de escassez de água. A par desta realidade os dados do Banco Mundial revelam que mais de 32 mil milhões de metros cúbicos de água tratada são perdidos anualmente nos sistemas de distribuição de água, em consequência da existência de fugas e perdas. No decurso da revisão bibliográfica foram estudadas diversas técnicas de quantificação de fugas e perdas e de equipamentos de combate às mesmas. A presente dissertação apresenta dois objetivos complementares. Um objetivo inicial consistiu na tentativa de obter coeficientes para as equações que regem as fugas e perdas nos sistemas, em particular nos orifícios, tirando partido de uma instalação experimental existente e construída para o estudo de fugas e perdas em sistemas pressurizados e para o estudo de afluências indevidas a sistemas de drenagem, no Laboratório de Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente, do Departamento de Engenharia Civil, da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra. Um segundo objetivo consistiu em comparar a modelação numérica de sistemas em pressão quando são utilizadas abordagens orientadas pela procura “demand-driven-analysis” (DDA) e orientadas pela pressão “pressure-driven-analysis”(PDA). Para tal foi utilizada a estrutura computacional, WaterNetGen (http://www.dec.uc.pt/~WaterNetGen), desenvolvida a partir do EPANET. Foram estudadas as diferenças entre modelos pressure-driven e demand-driven em 3 exemplos de redes de distribuição de água. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,753 | Estudo paramétrico de otimização de sistemas de climatização para edifícios residenciais | Eficiência energética,edifícios residenciais,dimensionamento sistemas de climatização,necessidades de aquecimento e de arrefecimento,Energy efficiency,residential buildings,HVAC system design,heating and cooling needs | Atualmente, o paradigma energético traduz-se num aumento constante da procura de energia elétrica e também por um constante aumento da fatura energética que leva a que se tornasse urgente a necessidade de adotar medidas eficazes para a redução destes custos, no sentido de promover a racionalização da energia e a utilização sustentável das diferentes formas de energia. Na Europa, os edifícios residenciais representam uma grande fatia da energia consumida, assim sendo, é nestes edifícios que se torna pertinente intervir. Por vezes, pequenas mudanças podem contribuir significativamente para o aumento da poupança e da eficiência energética. A implementação de sistemas de climatização, nos últimos anos, têm aumentado nos edifícios residenciais com o intuito de melhorar as condições de conforto térmico do edifício. Neste âmbito, a presente dissertação pretende estudar a influência de certos parâmetros na otimização de sistemas de climatização. O dimensionamento de sistemas de climatização é feito, regra geral e especialmente no setor residencial, de forma expedita, conduzindo a um sobredimensionamento dos sistemas. Neste sentido, é necessário ter um conhecimento mais próximo da realidade das potências de aquecimento e de arrefecimento a adquirir num determinado edifício residencial, reconhece-se a importância de ter ferramentas que permitam aos projetistas obter um dimensionamento mais realista e em tempo útil. Este estudo consiste na avaliação das potências de climatização que permitirá efetuar um dimensionamento adequado dos sistemas de climatização a instalar, verificando a influência da localização do edifício, a zona climática em que se insere, a sua orientação, a área de cada espaço a climatizar e as características construtivas do edifício. Para isso, foram elaboradas diversas simulações dinâmicas com o recurso ao programa EnergyPlus integrado no DesignBuilder, conjugando todos estes parâmetros em estudo | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,754 | Estudo da permeabilidade em misturas de solo-ligante | Solos estabilizados | A existência de numerosos e extensos depósitos de solos contaminados é dos problemas ambientais que urge resolver em todo o mundo, dado que esta situação tem consequências gravosas ao nível da qualidade da água existente no subsolo, repercutindo-se a grandes distâncias do foco de contaminação. A resolução deste tipo de problemas passa frequentemente pela criação de barreiras de contenção “impermeáveis”, confinando os solos problemáticos, reduzindo/anulando a contaminação dos lençóis freáticos. Estas barreiras podem ser efetuadas pela estabilização química do solo de fundação com adição de ligantes, visando a redução do coeficiente de permeabilidade do solo. Na presente dissertação pretende-se estudar a permeabilidade e o comportamento mecânico de amostras de solo mole estabilizado quimicamente, proveniente da região do Baixo Mondego, recorrendo para isso a dois tipos de ensaios: o ensaio de permeâmetro de carga variável (kcv) através do qual se determinará o coeficiente de permeabilidade (k) das amostras e, ensaio de compressão simples (UCS) através do qual se determinará a resistência máxima à compressão simples (qu máx) e o módulo de deformabilidade não drenado (Eu sec 0,5). Os parâmetros objeto de estudo serão o tempo de cura, a dosagem e o tipo e proporção de ligante. Alguns destes parâmetros serão objeto de análise fatorial com a qual se pretende otimizar as misturas e perceber se existe interação entre os vários fatores. Do estudo realizado concluiu-se que a permeabilidade diminui com o aumento do tempo de cura, ao passo que a resistência máxima e deformabilidade aumentam. Em relação à dosagem observou-se ser este o parâmetro de maior peso no desempenho hidráulico e mecânico, diminuindo a permeabilidade e aumentado a resistência e a deformabilidade com o aumento deste parâmetro. Quanto ao tipo de ligante, percebeu-se que a substituição parcial do cimento por outro ligante tem em geral um efeito adverso sob o ponto de vista hidráulico e mecânico, sendo a escória o ligante de substituição que providencia resultados menos desvantajosos em oposição à cal viva. Em relação à análise fatorial observou-se que existe interação entre fatores. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,755 | Desempenho estrutural do edifício FRAMEUP em situação de incêndio | Estruturas metálicas,Resistência ao fogo | Os perfis metálicos de secção tubular (circular, quadrada ou retangular) apresentam enormes vantagens do ponto de vista estrutural, de durabilidade e de resistência contra incêndios quando comparados com os perfis de igual área de secção transversal, em secção aberta. No âmbito de um projeto europeu (FRAMEUP) está em curso no Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra um estudo que envolve, diversas áreas de estudo, entre elas a avaliação do desempenho de um edifício em estrutura reticulada, composta por vigas e pilares de secção tubular, sob ações de acidente, sismo e fogo. O trabalho desenvolvido no âmbito desta tese consiste na avaliação do desempenho, recorrendo a programas de cálculo numérico, do referido edifício quando submetido à ação de um incêndio num dos seus compartimentos. Será efetuada uma avaliação paramétrica, fazendo variar a localização do compartimento de incêndio. Esta análise tem por base o Eurocódigo 0 que define a combinação de ações de situações de acidente, o Eurocódigo 1 parte 1-2 onde são definidas as ações em estruturas expostas ao fogo, sendo neste definidas as curvas de incêndio paramétricas e por último o Eurocódigo 3 parte 1-2 que define as regras gerais de verificação da resistência ao fogo. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,756 | Análise e otimização da distribuição de combustíveis da aviação no Brasil | Otimização,Modelo Determinístico,Modelo estocástico,Análise de cenários,Apoio à decisão,Cadeia de distribuição,Combustíveis de aviação,Optimization,Deterministic model,Stochastic model,Scenario analysis,Decision support,Supply chain,Jet fuel | Nos últimos anos, o setor do transporte aéreo no Brasil apresentou uma taxa de crescimento muito elevada. Estima-se que esse desenvolvimento prossiga a um ritmo elevado. Uma consequência direta desta tendência é o aumento do consumo dos combustíveis da aviação. No entanto, a capacidade de oferta das refinarias não acompanhou o crescimento da procura. Neste estudo são descritos modelos de otimização determinísticos, a curto e longo prazo, e um modelo estocástico a longo prazo. Estes visam identificar e resolver os estrangulamentos existentes na cadeia de distribuição de combustíveis de aviação no Brasil, apoiando a tomada de decisão sobre a melhor forma de distribuição e localização de infraestruturas. Para cada solução, o modelo de otimização procura as rotas e modos de transporte com custo mínimo que garantam o abastecimento dos aeroportos em estudo. O tratamento estatístico do tráfego de passageiros em cada aeroporto permite estimar a procura e estabelecer diversos cenários. O modelo estocástico inclui, no processo de decisão, a incerteza associada ao consumo de combustíveis de aviação, através da análise de cenários. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,757 | Análise da construção de túneis com tuneladoras | Construção de túneis | A escolha do método construtivo a empregar na construção de um túnel depende de diversos factores, os principais dos quais são as condições naturais do maciço envolvente, a geometria, os efeitos ambientais, os prazos de obra, os níveis de segurança desejados e, ainda, as condições locais, como o nível de desenvolvimento tecnológico, os equipamentos disponíveis, a experiência dos construtores, a natureza e o custo da mão-de-obra. De entre os métodos disponíveis, aquele a que a escavação se processa com recurso a tuneladoras (TBMs, Tunnel Boring Machines) tem ganho importância crescente, particularmente em meios urbanos, uma vez que a sua utilização, entre outras vantagens, permite a possibilidade de atravessar complexas condições geológicas e hidrológicas com segurança e relativa economia. De vários tipos são as tuneladoras existentes, não existindo máquinas de utilização universal. Na escolha da máquina devem ser levados em conta parâmetros elementares como condicionantes naturais, parâmetros físicos como apreciação global da qualidade, descontinuidades, alterabilidade, existência e química da água, parâmetros mecânicos como a dureza do solo/rocha, deformabilidade e potencial de liquefacção, parâmetros hidrológicos, parâmetros de projecto como dimensões e forma, alinhamento vertical ou horizontal, sensibilidade a assentamentos, anomalias no solo como obstáculos naturais ou artificias e por fim outros parâmetros como a abrasividade, a propensão do solo a colar, a fricção maciço/máquina e a presença de gás. Existindo, na bibliografia de língua portuguesa, muito pouca informação disponível sobre esta técnica de escavação mecanizada de túneis, pretende-se com este trabalho suprir tal lacuna. Para a concretização de tal objectivo, far-se-á uma revisão da bibliografia da especialidade procurando-se situar e equacionar os diversos aspectos relacionados com a técnica, designadamente os respeitantes ao princípio de funcionamento das tuneladoras, às vantagens e desvantagens do seu emprego, aos tipos de tuneladoras existentes, aos parâmetros a considerar para a escolha do tipo adequado bem como a explanação de um modelo de prognóstico de performance na escavação com tuneladoras em maciços rochosos. Será também efectuada a análise da aplicação desta técnica construtiva em Portugal, mais concretamente no Metro do Porto, onde se pretende sucintamente, caracterizar o maciço e apresentar as principais características da tuneladora escolhida para o escavar. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,759 | Comportamento de ligações entre vigas e pilares de secção tubular em situação de incêndio | Ligação viga-pilar,Ligações metálicas | Os perfis metálicos de secção tubular (circular, quadrada ou retangular) apresentam enormes vantagens do ponto de vista estrutural, durabilidade e resistência contra incêndios quando comparados com os perfis de secção aberta. Contudo, são bastante penalizados por causa das dificuldades associadas ao cálculo e dimensionamento e execução das ligações. A norma EN 1993-1-8 é a base do dimensionamento de ligações por toda a Europa. Esta é especificada para o dimensionamento de ligações aparafusadas e soldadas entre perfis metálicos de secção aberta. Mas quando se trata da aplicação a ligações aparafusadas entre perfis tubulares a norma EN 1993-1-8 torna-se dispensável, o que acontece com a tipologia da presente tese. Cada vez mais se tem optado pelo uso de perfis tubulares em estruturas metálicas, o que tem justificado o aumento do número de estudos no âmbito das ligações entre perfis deste tipo. Tais estudos têm de ter em conta o processo de execução, a segurança e a minimização do custo de fabrico. Para tal no âmbito de um projeto europeu (FRAMEUP), que está em curso no Departamento de Engenharia Civil da FCTUC foi feito um conjunto de ensaios experimentais estáticos e cíclicos, à temperatura ambiente e ao fogo, para avaliar o comportamento de uma nova tipologia de ligação entre vigas e pilares, ambos constituídos por secções tubulares. Neste projeto pretende-se ainda desenvolver modelos numéricos e analíticos através do método das componentes para caracterizar adequadamente o comportamento desta tipologia de ligação, em particular das novas componentes. A presente tese pretende caracterizar a ligação em estudo quando sujeita a incêndio. Para tal é necessário identificar e caracterizar as componentes da ligação à temperatura ambiente, utilizando estudos já efetuados e possíveis relações com a norma em vigor. Posteriormente é efetuado o cálculo da resistência das componentes sujeitas a cargas térmicas utilizando a norma EN 1993-1-2, confrontando os resultados obtidos com o verificado experimentalmente | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,761 | Automação de soluções de arquitetura solar passiva | Arquitectura solar passiva,Conforto térmico em edifícios,Domótica | A necessidade do ser humano se fixar e combater as instabilidades do meio ambiente foram as razões para o aparecimento das primeiras habitações. No entanto, a procura do conforto da habitação em toda a sua plenitude tem levado a um uso excessivo de recursos energéticos. Por isso mesmo são estudadas formas de combater este consumo a nível habitacional. A introdução de diferentes soluções de arquitetura solar passiva nos projetos correntes de arquitetura proporcionam o aproveitamento da energia solar e das condições climatéricas exteriores à habitação para que o conforto térmico de uma habitação seja conseguido muitas vezes sem recurso a qualquer tipo de consumo de energia elétrica. A domótica, devido ao seu desenvolvimento e preço de mercado, começa cada vez mais a fazer parte integrante dos planos de construção. É uma tecnologia que atua na segurança, economia, conforto, ecologia e integração e que pretende criar um ambiente mais autónomo e cómodo com proveitos significativos no uso das energias. Com esta dissertação pretende-se mostrar de que forma se pode potenciar o uso de arquitetura solar passiva através da introdução de automação em soluções construtivas, visando o aquecimento pelos ganhos solares e a ventilação natural. É previsível que para o nosso clima estas soluções são capazes de satisfazer os parâmetros de conforto térmico das habitações ou pelo menos permitir a redução dos consumos energéticos habitacionais | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,762 | Estudo numérico e experimental do desempenho de barreiras acústicas com estrutura periódica | Barreiras acústicas,Cristal sónico,Ruído de tráfego rodoviário | O ruído de tráfego representa uma preocupação para a saúde da população, principalmente a que habita os grandes centros urbanos. Assim, a implantação de barreiras acústicas revela-se como uma das principais medidas de mitigação adotadas. Por forma a otimizar o efeito gerado por uma barreira acústica tradicional, nas últimas décadas, têm sido alvo de estudo barreiras com diferentes configurações, como é o caso das barreiras acústicas com estrutura periódica baseadas no conceito de cristal sónico. A tipologia de barreira considerada nesta dissertação apresenta, como principal vantagem, o facto de inibir a passagem de ondas sonoras em determinadas gamas de frequência, denominadas “bandgaps”, permitindo a passagem de energia através da barreira para as restantes gamas de frequência. No presente trabalho foi analisado o comportamento de barreiras acústicas baseadas no conceito de cristal sónico recorrendo a estudos numéricos e experimentais. Assim, numa primeira fase, foi realizado um estudo comparativo entre os resultados obtidos experimentalmente e os resultados obtidos através de modelos numéricos 2D e 3D, onde se procurou analisar o comportamento acústico de diferentes barreiras através do parâmetro de perda por inserção. Numa segunda fase, efetuou-se um estudo paramétrico e comparativo para diferentes soluções de barreiras acústicas, variando a geometria dos cilindros dispersores e o seu arranjo na estrutura da barreira. Uma vez realizadas as diferentes análises é possível concluir que barreiras acústicas com uma estrutura periódica representam uma alternativa válida às barreiras acústicas ditas tradicionais, principalmente quando se pretende inibir a propagação das ondas sonoras numa dada gama de frequência. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,764 | Análise experimental/FEM de vigas híbridas vidro-aço | Vigas de vidro-aço | As construções com vidro e aço são cada vez mais solicitadas na arquitetura contemporânea. Para esse facto contribuiu o aparecimento do vidro estrutural, um material inovador que, quando combinado com o aço, apresenta um potencial estético e sinergético extraordinário que satisfaz a procura constante da transparência e convergência entre os meios exterior e interior. O vidro isolado é tradicionalmente frágil, mas os recentes desenvolvimentos tecnológicos como a têmpera ou a laminagem tornaram-no mais resistente, dúctil e previsível. O conceito inovador de vigas híbridas vidro-aço consiste em acrescentar à alma de vidro banzos metálicos ligados através de adesivos, com o objetivo de aumentar a capacidade de carga, a estabilidade lateral e introduzir ductilidade na rotura. O comportamento estrutural do sistema híbrido pode ainda ser melhorado através da introdução de sistemas de Pré-Esforço. A presente tese tem como objetivo caracterizar o comportamento à flexão de vigas híbridas em I, com e sem Pré-Esforço. Foram realizados ensaios à escala real, à escala reduzida e desenvolvido um modelo numérico de elementos finitos que, articuladamente, permitissem conhecer o comportamento deste tipo de sistema híbrido. Os ensaios à escala reduzida permitiram a caracterização dos materiais e a calibração do modelo numérico. A otimização das dimensões das vigas e do Pré-Esforço foi obtida através de métodos analíticos. As conclusões foram estabelecidas com base na comparação dos resultados experimentais com os resultados numéricos e analíticos de sistemas híbridos simples e Pré-Esforçados. O estudo é apresentado na presente dissertação e mostra que a adoção deste tipo de sistemas híbridos permite ultrapassar as desvantagens inerentes à utilização das vigas de vidro simples, modificando-lhes o comportamento em três requisitos relevantes para a segurança das estruturas, a saber: incrementar a resistência; introduzir rotura dúctil, com aumento significativo deformação após a fendilhação inicial do vidro e evitar o colapso explosivo do vidro. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,765 | Conectores T-PerfobondUnconnected submetidos a carregamento monotónico | Conectores de corte T-Perfobond,Estruturas mistas | Na presente dissertação de Mestrado Integrado no domínio da construção metálica e mista, será realizada uma investigação sobre o comportamento estrutural de Conectores de corte tipo T-Perfobond sem soldadura nos banzos. Este trabalho contempla uma revisão bibliográfica da literatura sobre o tema, seguida de uma parte experimental através de ensaios do tipo push-out. Nesta etapa foram testados conectores do tipo T-Perfbond, monotonicamente, fazendo variar alguns parâmetros relevantes no comportamento da ligação. O comportamento de estruturas mistas é baseado na ação conjunta entre o perfil de aço e o betão armado, à custa do desenvolvimento de forças longitudinais de corte. Ensaios em estruturas mistas mostram que, para baixos valores de carga, a maior parte do corte longitudinal é desenvolvida na interface por aderência química entre a pasta de cimento e a superfície de aço. No entanto, para cargas mais elevadas é necessário o uso de conectores de corte para transmitir o corte na interface aço-betão. Sendo usada uma metodologia experimental, serão preparados e realizados 8 ensaios tipo push-out monotónicos, com o objetivo de caracterizar o comportamento dos conectores, com a variação de parâmetros chave. As variáveis para o problema são a quantidade de armadura dentro dos orifícios, a classe de resistência do betão e a ligação do conector ao perfil metálico. O principal conector em estudo nesta tese é um conector derivado do já existente T-Perfobond, o T-PerfobondUnconnected. A diferença será a inexistência de soldadura no banzo do conector com o objetivo de se obter um conector com maior ductilidade. Os resultados obtidos nos ensaios monotónicos são representados em curvas força-escorregamento, e serão analisados comparativamente por forma a avaliar a importância relativa de cada parâmetro. Por fim, serão utilizados modelos analíticos com o objetivo de avaliar a sua adequabilidade às ligações em análise. Será também proposto um modelo analítico para o cálculo da capacidade de carga do conector T-PerfobondUnconnected. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,766 | Contribuição para a caracterização de Leis de Vazão de orifícios em condutas sob pressão: Análise laboratorial de fugas e perdas em sistemas sob pressão | gestão de pressões,modelação experimental,coeficientes de vazão de orifícios e fendas,pressure managing,experimental modelling,hole flow coefficient | A redução das fugas e perdas em sistemas de distribuição de água constitui um dos principais desafios para as Entidades Gestoras destes sistemas, não só devido à dimensão económica, social e ambiental do problema, mas também porque reflete a qualidade dos serviços prestados aos seus consumidores. Ainda que a minimização das perdas até valores nulos não represente uma alternativa economicamente viável ou tecnicamente possível, as Entidades Gestoras têm vindo a ser confrontadas com os elevados volumes de água perdidos ao longo dos sistemas de distribuição e com uma cada vez maior escassez dos recursos hídricos facilmente acessíveis. Neste contexto, uma forma eficaz de contribuir para a resolução do problema passa pela implementação de programas de deteção, localização e reparação de perdas resultantes de fugas, roturas e extravasamentos do sistema, ao nível das tubagens e das respetivas juntas que constituem o sistema de distribuição, com vista a atingir a sustentabilidade do sistema ao longo do tempo. Sabendo que a quantidade de água escoada para o exterior das condutas, em redes reais, através de uma fuga ou de uma rotura está diretamente relacionada com a pressão de serviço e o tipo de material que constitui a conduta, importa determinar experimentalmente um coeficiente que relacione estes dois parâmetros. Na presente dissertação será realizado um conjunto de trabalhos laboratoriais com o objetivo de determinar coeficientes de vazão mais adequados para as fugas e roturas mais correntes nos sistemas de abastecimento de água. Para tal, será realizado um trabalho laboratorial onde se consideram diferentes tipos de rotura (orifícios e fendas), para diferentes caudais e pressões de serviço, tendo sido ensaiados tubos recolhidos em sistemas nos quais ocorreram fugas reais | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,767 | Agrupamento de conectores aço-betão perfurados | Conectores,Vigas mistas aço-betão | As estruturas mistas, nomeadamente as compostas por betão e aço, têm evoluído de forma a tornarem-se uma solução cada vez mais eficiente e económica. A ligação entre os materiais constituintes através de conectores tem sido, ao longo do tempo, um aspeto muito estudado, uma vez que assegura o comportamento misto. Um conector que tem revelado uma excelente resposta estrutural é o conector Perfobond. Diversas tipologias e disposições foram já abordadas, no entanto o estudo do agrupamento destes conectores encontra-se longe de estar concluído. Esta dissertação de Mestrado Integrado apresenta o estudo da resposta estrutural do agrupamento de conectores Perfobond colocados lado a lado, com diversas configurações. O principal objetivo passa por avaliar a resistência da conexão, a ductilidade, modo de rotura e comparação de carga suportada por cada configuração de agrupamento de conectores, de maneira a obter uma formulação analítica para a interação dos conectores. O trabalho experimental desenvolveu-se nas instalações do Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Coimbra, tendo sido realizados dezasseis ensaios do tipo “push-out”, submetidos a carregamento monotónico. Foram estudados cinco agrupamentos diferentes de conectores Perfobond e um agrupamento de Studs. O programa experimental cumpriu as especificações preconizadas no Eurocódigo 4 para este tipo de ensaios. São descritas as principais características do trabalho experimental, tais como, a instrumentação, o procedimento de aplicação das cargas, as condicionantes laboratoriais e as geometrias ensaiadas. Os resultados são apresentados e discutidos, tecendo-se algumas considerações sobre os mesmos. São ainda apresentadas comparações com os modelos analíticos existentes, e proposto um modelo analítico para a resistência de múltiplos conectores. Finalmente, são apresentadas algumas propostas para trabalhos futuros. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,769 | Avaliação da determinação experimental do coeficiente de transmissão térmica com recurso à Termografia | Comportamento térmico de edifícios,Termografia por infravermelhos | Na União Europeia (UE), quase 40% do consumo final de energia é atribuível à habitação. A Europa 2020 define como metas, que as emissões de gases com efeito estufa deve ser 20% menor, 20% da energia deve ser proveniente de fontes renováveis e um aumento da eficiência energética em 20%. Com estes objectivos definidos, considera-se importante um adequado conhecimento do consumo de energia em edifícios. De forma a compreender o desempenho térmico das envolventes dos edifícios, em particular durante as auditorias energéticas e processos de certificação, tem vindo a tornar-se importante o uso de técnicas que permitam aferir o coeficiente de transmissão térmica (U) das soluções construtivas. A determinação do valor de U tem-se revelado um desafio sempre que a constituição da solução construtiva é desconhecida. Nestes casos pode ser estimado, por exemplo, através da técnica dos termofluxímetros ou por aplicação da técnica de termografia infravermelha (IRT). A IRT consiste na aplicação de uma técnica, com ausência de contacto, em relação à superfície em estudo, que recorre a um dispositivo de aquisição de radiação infravermelha para adquirir imagens térmicas. Uma vez que todos os corpos emitem radiação infravermelha em quantidade proporcional à quarta potência da sua temperatura e emissividade da sua superfície, é possível, através desta técnica, estimar as temperaturas superficiais. Assumindo um regime permanente essas temperaturas superficiais, em simultâneo com a temperatura ambiente, podem ser usadas para estimar a transmissão térmica através de soluções construtivas. Neste trabalho é avaliada a aplicação da técnica de termografia infravermelha para determinação da resistência térmica de soluções construtivas compostas por uma camada ou multicamada. Para este efeito são consideradas três expressões alternativas para estimar o valor de U. Os coeficientes estimados com o apoio da técnica de IRT são comparados com os calculados de acordo com a ISO 6946:2007 e também com os obtidos com termofluxímetros. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,773 | Encurvadura por flexão-torção de colunas-viga elásticas com secção aberta de parede fina - Avaliação dos efeitos da dedormação de pré-encurvadura | Colunas,Vigas,Encurvadura de vigas | O colapso de uma estrutura pode ocorrer, essencialmente, de dois modos (1) rotura material ou (2) instabilidade estrutural. No caso particular das estruturas metálicas, o facto de os aços disponíveis no mercado possuírem resistências cada vez mais elevadas tem conduzido à concepção e construção de estruturas progressivamente mais esbeltas. No entanto, isto pode conduzir à ocorrência de fenómenos de instabilidade (ou de encurvadura). Assim, a análise e dimensionamento deste tipo de estruturas são fortemente condicionados pela necessidade de ter em consideração este tipo de fenómenos. Uma barra esbelta sujeita a flexão em torno do eixo de maior inércia (viga ou coluna-viga) pode instabilizar por flexão-torção se a sua zona comprimida não estiver adequadamente contraventada. Trata-se de um fenómeno de instabilidade bifurcacional em que (1) a trajectória de equilíbrio fundamental corresponde à flexão no plano de maior inércia e (2) o modo de instabilidade envolve, simultaneamente, flexão em torno do eixo de menor inércia e torção. Este tipo de instabilidade é particularmente relevante em barras com secção aberta de paredes finas, visto que estas apresentam, em geral, uma rigidez de torção reduzida. O objectivo central deste trabalho consiste em formular, implementar computacionalmente e verificar um elemento finito de barra que permita considerar a influência dos deslocamentos de pré-encurvadura na análise da bifurcação por flexão-torção, em regime elástico, de colunasviga prismáticas com secção aberta de paredes finas duplamente simétrica. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,774 | Reforço de estradas não pavimentadas | Pavimentação -- estradas,Geossintéticos | As estradas não pavimentadas representam uma grande percentagem da totalidade das estradas, não só em países em desenvolvimento, mas também em países ditos desenvolvidos. O facto de a estrada permitir o acesso da população de uma zona rural a uma zona urbana, ou vice-versa, faz desta infraestrutura uma obra muito importante no desenvolvimento da região e, até mesmo, do país. De referir, o facto de este tema não ser ainda um tema muito estudado, o que torna, este trabalho, ainda mais aliciante. A construção da estrada está associada a problemas de estabilidade e deformabilidade. A sua construção deve ser pensada para que este tipo de problemas seja minimizado e para que estas tenham a maior durabilidade possível. Para tal, existem várias técnicas de reforço que permitem colmatar e prevenir futuros danos. O uso de geogrelhas, como reforço, faz todo o sentido devido às suas propriedades de aumento da resistência e da estabilidade do solo. Pretende-se analisar, laboratorialmente, a influência do tipo de solo na construção da estrada, a influência de uma fundação instável, a influência da secagem do solo e, ainda, a influência da colocação de uma geogrelha sobre a fundação instável. Todas estas análises são feitas com quatro tipos de solo preparados em laboratório. A avaliação da resistência da estrada será feita por intermédio de ensaios de pista, que fornecem informação das deformações do solo aquando a passagem dos veículos sobre o solo. O objetivo é saber qual (ais) o (s) solo (s) de eleição para cada uma das situações de ensaio e qual o solo que se ajusta melhor a todas elas. Do presente trabalho, conclui-se que o comportamento dos solos é realmente muito influenciado pelo tipo de solo e, ainda mais influenciado pela existência ou não de uma fundação instável e de um reforço | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,775 | Atenuação de vibrações em pavimentos - Estudo experimental | Pavimento de edifícios,Pavimento de madeira,Vibrações em pavimento | A evolução da construção aliada à evolução das tecnologias conduziu ao projeto de edifícios construídos com materiais mais leves e de alta resistência e com maiores vãos. Contudo, este tipo de edifícios é mais sensível a problemas relacionados com as vibrações. A incomodidade provocada pelas vibrações em edifícios é mencionada, frequentemente, como uma causa de desconforto pelos seus utilizadores. As vibrações podem estar associadas ao aumento de atividades humanas (em ginásios, escritórios) à diminuição das frequências naturais dos pavimentos devido ao aumento dos vãos; e à diminuição da massa e do amortecimento dos pavimentos. Em edifícios mistos, devido à coexistência de diferentes usos no mesmo edifício, é difícil prever, em fase de projeto, qual será a utilização dada aos espaços. Quando a atividade a ser instalada é geradora de vibrações incómodas e de grandes amplitudes torna-se necessário requalificar o espaço em questão (ex: ginásios). Na presente dissertação apresenta-se um estudo experimental de soluções (de pavimento flutuante) de requalificação de pavimentos para os adaptar ao funcionamento de ginásios. Neste estudo é avaliada a atenuação de vibrações conferida por cada uma das soluções estudadas. Esta atenuação é dependente de diversos fatores tais como a massa da solução, a rigidez da base que os suporta e as características da excitação aplicadas sobre os pavimentos. As soluções estudadas baseiam-se na colocação de apoios resilientes discretos sobre os quais é aplicada uma solução de piso flutuante leve multicamada à base de painéis derivados de madeira e uma solução de piso flutuante pesada constituída por uma lajeta de betão armado. Durante o estudo avaliou-se a influência de diferentes parâmetros na atenuação de vibrações: o tipo de apoios resilientes discretos; o tamanho da caixa-de-ar; a presença ou não de lã de rocha na caixa-de-ar; o número de camadas de painéis de derivados de madeira e mantas resilientes. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,776 | Validação de critérios de classificação de ligações viga-pilar de estruturas de betão armado | estrutura,pórtico,ligação viga - pilar,critérios simplificados,modelação,structure,frame,beam-column joint,simplified criteria,modeled | A flexibilidade das ligações viga-pilar em estruturas porticadas de betão armado pode conduzir a um agravamento significativo da flexibilidade global de estruturas não contraventadas. Ainda assim, os modelos mais comuns para modelar ligações viga-pilar deste tipo de estruturas, ou assumem que estas são completamente rígidas (modelo rígido) ou consideram a sua deformabilidade por intermedio do prolongamento das vigas e dos pilares para o interior da ligação (modelo de eixos). Apesar de estarem disponíveis modelos mais rigorosos, designados por modelos explícitos, estes são mais complexos e não estão suficientemente consolidados. Para identificar os casos em que os modelos simplificados anteriores podem ser usados sem erros significativos, foram recentemente desenvolvidos um conjunto de critérios simplificados de classificação de ligações viga-pilar por rigidez que visam identificar se as ligações viga-pilar de uma determinada estrutura podem ser modeladas de forma não explícita, ou se uma modelação mais rigorosa é necessária. No presente trabalho, foi levado a cabo um estudo paramétrico tendo em vista avaliar a correspondência entre os resultados da aplicação dos critérios simplificados e o comportamento efetivo das estruturas porticadas, tendo-se mostrado que os critérios simplificados recentemente desenvolvidos, em algumas situações, podem ser excessivamente conservadores. No seguimento da conclusão anterior, os critérios simplificados foram calibrados a fim de se adaptarem melhor ao conjunto de estruturas analisadas no estudo paramétrico. Com os critérios simplificados devidamente calibrados obtiveram-se menores discrepâncias entre o resultado da análise de estruturas e a aplicação dos critérios simplificados de classificação | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,777 | Argamassas de cal com incorporação de resíduos de cerâmica branca: Estudo do seu comportamento | Argamassas de cal,Resíduos cerâmicos,Reabilitação de edifícios,Cal hidráulica | Na reabilitação de revestimentos exteriores antigos deve ter-se em conta que são os elementos mais expostos a degradação, e por isso, devem apresentar propriedades mecânicas e higrotérmicas adequadas para um bom desempenho. Assim, a produção da argamassa deve ter aparência e constituição próximas das originais, para compatibilizar com a argamassa pré-existente e o suporte. Tendo em conta os desperdícios resultantes da indústria cerâmica e da construção, acrescendo a preocupação ambiental e a limitação do consumo de recursos naturais, pretende-se com este trabalho avaliar a viabilidade da reciclagem de resíduos de cerâmica branca, por incorporação em argamassas, em substituição parcial de agregado. Assim, podemos obter valorização económica destes resíduos aliando o conceito de reabilitação ao da sustentabilidade. Assim é analisada a influência de resíduos de cerâmica branca, nomeadamente, faiança e porcelana, em argamassas de cal hidráulica natural (NHL 3,5) ao traço volumétrico 1:3. A incorporação de resíduos será feita em granulometria dispersa com substituição parcial de 20% e 40% do volume de agregado. Os resultados obtidos são comparados com argamassas de referência, que contêm apenas cal hidráulica natural e areia. As argamassas serão ensaiadas, aos 28 dias, para avaliar as suas propriedades mecânicas e o seu comportamento face à presença de água. Verificou-se que a incorporação de resíduos cerâmicos por substituição parcial de agregado permite moldar o comportamento de argamassas de cal hidráulica natural, conforme o tipo e a quantidade de resíduo. Estas argamassas, no cômputo geral, apresentam melhores resultados nos ensaios mecânicos, no entanto, para o ensaio de secagem e permeabilidade ao vapor de água não se verifica o mesmo. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,778 | Avaliação da energia operacional e impactes ambientais em edifícios | Energia operacional | Nos países ditos mais desenvolvidos, o consumo de energia nos edifícios é muito significativo, mesmo comparando com outros sectores de atividade altamente dependentes de energia, como os transportes ou a indústria. A nível Europeu, isto conduziu à intensificação da pressão a nível regulamentar e legislativo afim de melhorar o desempenho energético e reduzir os impactes ambientais no sector da construção, sem comprometer o conforto, custos monetários, estética ou funcionalidade. As fases iniciais do projeto de qualquer edifício incluem um variado número de decisões que têm uma forte influência no comportamento térmico, desempenho energético e ambiental do edifício durante toda a sua vida útil. É de extrema importância que os projetistas tenham ao seu dispor ferramentas que lhes permitam estimar este desempenho energético e ambiental logo no início do projeto, por forma a terem consciência do impacto das suas decisões ao longo da vida útil do empreendimento e assim optarem por soluções informadas, que optimizem este desempenho. Esta dissertação apresenta dois principais objetivos. Numa primeira fase a revisão do estado da arte relativamente ao comportamento térmico, desempenho energético e ambiental de edifícios, focada nos aspetos legais/ normativos e nas ferramentas de avaliação e cálculo nesta área. Posteriormente apresentar-se-á um estudo paramétrico afim de analisar e quantificar a influência nos consumos energéticos e desempenho ambiental de diversos fatores diretamente relacionados com o desempenho dos edifícios nestas duas vertentes. O estudo paramétrico é realizado recorrendo a uma ferramenta numérica de cálculo simplificado desenvolvida no âmbito de um projeto Europeu de investigação (SB_Steel: Sustainable Building Project in Steel). Através desta ferramenta é possível estimar, em fases iniciais do desenvolvimento do projeto dos edifícios, os consumos energéticos direcionados à climatização e aquecimento de água sanitária, registados durante a fase operacional dos edifícios. Além do desempenho energético, este software permite também quantificar de forma aproximada os impactes ambientais do edifício durante o seu ciclo de vida | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,780 | Cenários de mobilidade sustentável em centros históricos | Centros Históricos,Desenho Urbano,Qualidade do Espaço Público
Mobilidade Sustentável | Uma área na zona histórica de Coimbra designada de "Alta de Coimbra e Rua da Sofia", foi recentemente classificada como Património Mundial pela UNESCO, sendo uma oportunidade única que ativou numerosas iniciativas, encorajadas pela Universidade de Coimbra e pela Câmara Municipal. Um dos desafios que se coloca é a questão da mobilidade, uma questão menos tratada no processo de classificação da UNESCO (que é focado principalmente em edifícios). A qualidade do espaço público em geral, e no caso de infraestruturas adequadas para a mobilidade além da gestão da mobilidade, não são áreas definidas claramente como critérios para a classificação pela UNESCO. E a mobilidade tem também influência na conservação e promoção do património edificado. A principal motivação deste trabalho é assim a necessidade de incentivar a classificação que considera não apenas os edifícios, mas também características específicas dos espaços públicos. Isso aplica-se certamente aos centros históricos e à necessidade de promover novas abordagens para a reabilitação e para o uso dessas áreas, devolvendo-lhes a “vida pública”. A qualidade do espaço urbano pode ser medida por vários indicadores urbanos. A questão da mobilidade (em termos de infraestrutura e de gestão) é um aspeto fundamental para a qualificação urbana, e pode ser medida por indicadores de mobilidade sustentável. A quantificação destes indicadores pode ser direta ou com recurso a técnicas de síntese do espaço, tais como a Sintaxe Espacial no caso da construção de indicadores relacionados com a conetividade. Vários cenários foram testados combinando vários indicadores e as suas possíveis alterações, privilegiando as melhorias ao nível dos modos suaves, transporte público e mobilidade pedonal. Os resultados devem fornecer orientações para apoio à decisão em políticas de mobilidade sustentável nos Centros Históricos. Além do Depthmap (Técnica de Sintaxe Espacial), os programas utilizados são ArcGIS, AutoCAD e a técnica de análise multicritério TOPSIS. Os resultados incluem a identificação e medição dos indicadores mais adequados para a classificação dos espaços públicos em áreas candidatas a Património Mundial. Com base nisso, foi desenvolvida uma ferramenta para criar diversos cenários dentro de uma decisão de apoio de análise multicritério que permite comparar o diagnóstico para a "Alta de Coimbra", com o desenvolvimento de diferentes cenários para futuras melhorias na área | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,782 | Análise numérica de ligações de emenda aparafusadas inovadoras entre perfis de secção tubular | Estruturas de aço,Ligações de estruturas | Em construção metálica, as soluções com perfis tubulares apresentam inúmeras vantagens, ao permitirem associar a eficácia, leveza e sustentabilidade das estruturas em aço, com a vertente arquitetónica que é possível explorar graças à geometria destes perfis. Uma das vantagens das estruturas metálicas é a possibilidade de produzir em fábrica os diversos elementos estruturais, sendo muitas vezes necessário segmentar estes elementos, prevendo ligações de emenda, para permitir o seu transporte e assemblagem no local da obra. As configurações de ligações de emenda entre perfis de secção tubular mais usadas atualmente são bastante grosseiras e pouco estéticas (aparafusadas) ou onerosas (soldadas). O estudo das ligações entre os elementos estruturais é uma das mais importantes fases da conceção de um projeto de estruturas metálicas. Uma vez que as ligações são componentes condicionantes no comportamento da estrutura, por garantirem a transmissão de esforços entre os elementos estruturais, o seu dimensionamento afeta largamente vários aspetos do projeto, como sejam económicos, de segurança e até mesmo estéticos. Com este trabalho pretende-se elaborar um estudo numérico de ligações de emenda aparafusadas, entre perfis de secção tubular, sujeitas a esforço axial, utilizando configurações inovadoras, que possam ser uma alternativa economicamente viável e esteticamente apelativa às soluções convencionais. Os desenvolvimentos e conclusões agora apresentados são a etapa final de um vasto estudo de otimização estrutural que incluiu várias etapas com forte componente experimental. A principal tarefa desta dissertação consiste no desenvolvimento de modelos numéricos por elementos finitos, devidamente calibrados através dos resultados dos ensaios experimentais realizados nas etapas anteriores do estudo. Estes modelos numéricos serão a base para a realização um estudo paramétrico de caracterização do comportamento estrutural da ligação. O objetivo fundamental desta dissertação é a validação dos modelos de cálculo e de dimensionamento atualmente preconizados pelo Eurocódigo 3 – Parte 1-8 e o estabelecimento de limites geométricos que assegurem um adequado desempenho mecânico da ligação em condições reais. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,785 | Análise teórico e numérica de vigas mistas madeira-betão | Vigas mistas madeira-betão | O desenvolvimento de estruturas mistas madeira betão na Europa teve inicio no século XX, devido à escassez do aço. Dando início então a vários estudos do seu comportamento e da sua performance. Nos dias de hoje está técnica é muito utilizada em reabilitação de pavimentos antigos de madeira. O uso de betão de agregados leves em alternativa ao betão normal corrente possui vantagens no desempenho da viga, sendo o mais significativo a diminuição do peso próprio da estrutura. A madeira maciça de secção circular apresenta maior rigidez e resistência, alem de exigir menos processamento do que as madeiras trabalhadas. Sendo então uma combinação com comportamento promissor. Com o intuito de analisar o comportamento das estruturas mistas madeira-betão com a utilização de betão leve estrutural, foi estabelecido uma campanha experimental conjuntamente com o desenvolvimento de um modelo numérico. A campanha experimental consistiu em ensaios de vigas mista de madeira-betão de curta duração, sendo os resultados obtidos depois analisados e comparados com o modelo numérico desenvolvido. O modelo numérico baseia-se no anexo B do EC5, que foi utilizado num exemplo de aplicação para melhor compreender o seu processo de calculo, os parâmetros que tem em conta e os resultados que podem ser obtidos deste. Os resultados assim obtidos da campanha experimental foram analisados, comprovando a influencia da ligação sobre o comportamento das vigas e sobre sua capacidade de carga. Da comparação dos resultados do modelo e da campanha experimental, verificou-se uma grandes diferenças dos valores, levando a crer que o modelo não fornece uma boa aproximação do comportamento das vigas. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,787 | Caracterização do eucalípto globulus para aplicação estrutural | Eucalípto globulus | A presente dissertação constitui uma análise realizada a elementos de madeira maciça de Eucalipto globulus com o intuito de estudar os processos e parâmetros que resultam de uma classificação visual e mecânica neste tipo de madeira. Durante o processo de investigação em causa a caracterização da madeira passou por várias etapas, decorrentes de diferentes processos de classificação. Numa primeira fase procedeu-se à classificação visual da amostra da madeira em estudo, composta por 50 elementos, de acordo com o descrito na norma europeia prEN1310 (CEN, 1995), e tendo em conta todos os aspetos visuais importantes na sua caracterização. Para a classificação visual recorreu-se ao preconizado pela norma europeia EN 14081-1 (CEN, 2005), onde estão estabelecidos os requisitos mínimos. Na segunda fase realizaram-se ensaios não destrutivos dinâmicos, com o objetivo de obter uma classificação dinâmica. Estes ensaios tiveram como foco principal a obtenção dos valores referentes ao módulo de elasticidade dinâmico do material, ou seja, as propriedades de flexão que a madeira em estudo viria a demonstrar. Para a determinação desta propriedade recorreu-se ao método de vibração longitudinal através do uso do aparelho comercial Timber Grader MTG e do Acelerómetro laboratorial. Numa terceira fase recorreu-se a ensaios estáticos, destrutivos e não destrutivos. Nos ensaios não destrutivos foram determinados os módulos de elasticidade estáticos. Os ensaios destrutivos, por sua vez, tiveram como objetivo a determinação da capacidade de resistência à flexão do material em causa. Os ensaios estáticos foram executados segundo o descrito na norma europeia EN 408 (CEN, 2012). Após o apuramento de todos os resultados obtidos o trabalho evoluiu para a análise e comparação dos dados, de acordo com todos os parâmetros e por forma a garantir que fosse possível estimar a resistência dos elementos. A análise e comparação dos resultados foi realizada recorrendo a correlações (simples e múltiplas), de forma a estimar quais os parâmetros e características que melhor descrevem a resistência à flexão das peças estudadas | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,788 | Vigas de betão armado submetidas a esforço transverso | Vigas de betão armado | Segundo os Eurocódigos, os Estados Limite Últimos, e em particular o esforço transverso, é uma das verificações a efetuar no dimensionamento de estruturas de Betão Armado BA. A avaliação da resistência ao corte depende não só das características resistentes do betão e do aço, mas principalmente das secções das estruturas resistentes, as quais têm vindo a decrescer principalmente por motivos arquitetónicos. O regulamento europeu para o projeto de estruturas de BA, o Eurocódigo 2, propõe duas fórmulas simplificadas alternativas para a avaliação da resistência: a primeira no contexto das peças em que não é requerida armadura específica, e a segunda em que a resistência é proporcional à armadura especificamente colocada para o efeito. No entanto, constatou-se existirem algumas incongruências entre esta abordagem e outras mencionadas em regulamentos equivalentes. Neste contexto, pretende-se avaliar experimentalmente a capacidade resistente e o comportamento das peças de BA sujeitas a esforços de corte. As peças em estudo serão do tipo viga, construídas com diferentes armaduras transversais. O objetivo primordial deste documento consiste em estudar experimentalmente o comportamento destas vigas em termos de resistência e de deformação. Para além disso, são também analisadas outras questões, tais como a deformação de corte, a fissuração, e a abertura de fendas, bem como a análise das referidas expressões simplificadas do EC2 e de outras normas em vigor | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,790 | Estado da arte em sistemas de reforço de estruturas de madeira baseados em aço ou de FRPs | Estruturas de madeira,Reforço estrutural,Polímeros reforçados com fibras | Nos últimos anos, os conceitos de reabilitação e sustentabilidade têm assumido cada vez mais importância por razões como a preservação de valores culturais, a proteção ambiental ou até mesmo por questões económicas. É neste contexto que o tema do reforço estrutural assume cada vez mais importância. Por um lado, assiste-se à necessidade de recuperação do património edificado; por outro, as exigências construtivas são cada vez maiores e os materiais novos têm de acompanhar essa evolução, apresentando características cada vez melhores e sendo mais eficazes. Face ao descrito anteriormente, têm vindo a ser desenvolvidos inúmeros estudos e investigações no âmbito do reforço estrutural, existindo uma grande variedade de propostas e soluções. É neste âmbito que se insere a presente dissertação cujo núcleo central, ou objetivo principal, é o estudo de sistemas de reforço de estruturas de madeira com elementos de aço e FRP’s (Fiber Reinforced Polymers) apresentados até ao presente. A investigação efetuada constitui, assim, essencialmente, uma base de consulta dos estudos previamente realizados por vários autores e peritos desta área. Na sua elaboração, procurou-se conceber um documento de fácil consulta e utilização, com alguns pormenores, julgados suficientemente claros e elucidativos, cuja leitura possa vir a contribuir para um maior e melhor conhecimento sobre um assunto que nos nossos dias assume grande importância e sobre o qual existe pouca organização. Complementarmente é ainda exposta uma pequena pesquisa destinada a apresentar as características e potencialidades dos materiais envolvidos nestas soluções, incluindo a própria madeira, e a fornecer algumas ideias base para a compreensão dos sistemas de reforço mencionados. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,791 | Otimização de ordenamentos de tráfego: servir pessoas em vez de veículos | Controlo de tráfego,Tranportes públicos,Vias para transporte colectivo | O desenvolvimento de soluções de ordenamento de tráfego em ambientes urbanos assenta cada vez mais numa análise multi-objetivo dos problemas onde questões de maximização de capacidades e minimização de demoras, têm que ser pesadas face a objetivos de minimização de impactos ambientais, energéticos ou de intrusão resultantes do análise multi-objetivo dos problemas onde questões de maximização de capacidades e minimização de demoras, têm que ser pesadas face a objetivos de minimização de impactos ambientais, energéticos ou de intrusão resultantes do funcionamento do sistema de transportes. Nesta perspetiva qualquer processo de ordenamento do tráfego, deve basear-se cada vez mais na aplicação de um conceito de otimização do sistema associado a uma minimização de recursos utilizados ou custos envolvidos por pessoa servida e não tanto por veículo servido. Deste modo, as políticas de prioridade aos transportes que apresentem um maior rácio de pessoas transportadas por espaço rodoviário utilizado Neste projeto foram inventariada e avaliadas diferentes estratégias que privilegiam o uso de transporte público ou carpooling, especialmente soluções baseadas no conceito de via reservada para o transporte coletivo ou para veículos de alta ocupação (VAO). O objetivo deste trabalho é avaliar o trade-off entre os benefícios obtidos pelo transporte coletivo e pelos VAO e as desvantagens sofridas pelos restantes modos de transporte, na perspetiva de pessoas servidas. Para isso, a análise de cada estratégia será uma avaliação de cada pessoa servida em termos de velocidade, tempo de atraso e fiabilidade do serviço de transporte público. Em primeiro lugar, uma análise de várias políticas de prioridade ao transporte público e a VAO, em especial de vias reservadas, resultou no seguinte conjunto de estratégias a ser comparadas: uma situação sem vias reservadas; outra com vias reservadas apenas ao transporte coletivo e uma terceira com vias reservadas ao transporte coletivo e a VAO. Para avaliar o desempenho de cada estratégia, foi contruída um rede de tráfego que simule o mais realisticamente possível um arruamento urbano comum. Esta rede é composta por um eixo central com quatro cruzamentos sinalizados com vias secundárias. A modelação desta rede foi feita por primeiro usando o software TRANSYT para dimensionar e otimizar o plano semafórico e seguidamente construindo um modelo de micro-simulação em AIMSUN. Os resultados obtidos permitiram comparar um conjunto de cenários em que se variou o nível de tráfego presente na rede, o volume dos autocarros e VAO assim como os ocupantes por autocarro. Chegou-se à conclusão que para situações com pouco tráfego a introdução da via reservada não tem grandes impactos no desempenho da rede. Para os casos de grave congestionamento, a implementação de uma via reservada apenas a autocarros agrava o bloqueio da rede de tal maneira que acaba por ser prejudicial para os próprios autocarros. Todavia, ao permitir o uso da via reservada aos VAO, para taxas de ocupação altas dos autocarros, mostrou-se como uma solução viavel para minimizar o atraso por pessoa servida. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,793 | Sistemas de ligação entre painéis de torres eólicas em madeira lamelada colada cruzada | CLT,Cabo de aço,Desviador em aço,Energia eólica,Torre eólica,CLT,Steel Cable,Steel Diverter,Wind Energy,Wind Turbine | Para aumentar a potência instalada numa turbina eólica é necessário utilizar torres de maior altura. O aumento da altura implica repensar as soluções existentes, sendo que a madeira lamelada colada cruzada (CLT) se apresenta como uma alternativa viável. A utilização do CLT oferece características vantajosas como a facilidade de transporte e a redução da emissão de gases nocivos para a atmosfera, factor cada vez mais relevante nos tempos actuais. Está a ser desenvolvido um novo conceito de torre eólica, composto por cabos perimetrais localizados no interior da estrutura hexagonal oca. Estes, ao serem traccionados, exercem uma força que é desviada para a madeira através de peças em aço que comprimem os painéis uns contra os outros, formando secções monolíticas. Deste modo, o objectivo principal desta dissertação consiste na montagem de uma aduela de torre eólica em CLT, testar o sistema de compressão dos painéis e compreender o seu funcionamento. Este conceito é inovador pela inexistência de uma estrutura de suporte interior e, pelo método de montagem que permite que seja efectuada em situações climáticas adversas. Toda a informação recolhida na montagem deste projecto, particularmente por se tratar de uma primeira abordagem, reveste-se de especial relevância para futuros projectos a desenvolver nesta área, nomeadamente a observação de perdas excessivas nos desviadores por atrito e flexão lateral, bem como as perdas no aperto com esticadores, que não permitiram obter resultados conclusivos. Paralelamente a este estudo, foi ainda analisada uma ligação entre aduelas, com recurso a chapas metálicas coladas entre cortes longitudinais nos painéis, para transmitir os esforços de tracção desde o topo à fundação da torre | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,794 | Estudo experimental de nós de pórticos de madeira em betão armado sujeitos à flexão simples | Pórticos de madeira,Ligações madeira-betão | Desde as civilizações primitivas que a madeira é utilizada na indústria da construção. No entanto, com a Revolução Industrial e o surgimento do betão armado na construção, no século XIX, a utilização da madeira foi, de certa forma, desprezada, tendo-se reunido esforços no estudo e utilização do novo material. Numa fase em que se fala muito em sustentabilidade e necessidade de adoção de medidas ecológicas, a madeira volta a ter sua importância como um constituinte principal nas edificações. Acrescentando o facto desta ser de simples aplicação e requerer baixo custo de mão-de-obra. Só na primeira metade do século XX se desenvolveram pesquisas e estabeleceram teorias aplicadas às estruturas em madeira que permitissem chegar a métodos de análise e dimensionamento das mesmas. Um dos principais e enormes problemas que se colocam quando se trabalha com a madeira é o das ligações, uma vez que no processo de construção os vários elementos estruturais precisam de ser ligados entre si e os seus comprimentos são limitados pelas dimensões das árvores, como acontece na madeira maciça, mas também pela existência da descontinuidade do fio em pontos em que haja junção de elementos estruturais. As ligações são geralmente feitas com recurso a dispositivos metálicos. No entanto, neste trabalho, propõe-se o estudo de uma ligação em betão armado em pórticos de madeira de grandes vãos. Este estudo será direcionado para a análise do comportamento desta ligação quando a peça é sujeita à ação conjunta de esforços transverso e momento fletor, por meio de utilização de um esquema de aplicação direta da carga na extremidade da viga do conjunto viga-pilar. Do estudo experimental realizado pôde observar-se que esta ligação possui resistência semelhante às ligações habituais, tendo a rotura ocorrido por delaminação (perda da aderência na interface colada madeira-armaduras). | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,795 | Análise e dimensionamento de lajes mistas com chapa de altura elevada | Lajes mistas | As lajes mistas têm tido uma utilização muito intensiva, maioritariamente em edifícios em estrutura metálica e mista aço-betão, porque estas apresentam um conjunto de vantagens que as torna bastante competitivas, tais como: facilidade de execução, simplificação do processo construtivo uma maior rapidez na montagem, dispensa de cofragem e possibilidade de conceber lajes com uma espessura menor e com peso próprio mais reduzido, relativamente às lajes de betão armado. Uma estrutura mista consiste numa solução estrutural composta por elementos constituídos por secções resistentes, nas quais dois ou mais materiais estão ligados entre si e trabalham solidariamente. Desta forma obtém-se elementos estruturais com resistência e rigidez bastante superior à soma da resistência e/ou rigidez individual de cada um dos materiais a trabalhar individualmente. O presente trabalho tem como principal objetivo o desenvolvimento de tabelas de dimensionamento direto de lajes mistas com uma chapa perfilada de aço de altura elevada (120 mm), através do desenvolvimento de uma ferramenta de cálculo automático, em Microsoft Excel, de acordo com o preconizado no Eurocódigo 4, parte 1-1. As lajes serão concebidas com um perfil novo, cuja configuração está a ser desenvolvida no Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Coimbra, para ser produzido por uma empresa metalomecânica nacional. A ferramenta de cálculo desenvolvida prevê a verificação dos estados limite últimos e estados limite de utilização em ambas as fases de comportamento: fase de montagem e fase mista. No que se refere à verificação da segurança ao corte longitudinal (principal modo de rotura das lajes mistas), o Eurocódigo 4, parte 1-1 prevê duas metodologias de avaliação da resistência, o método m-k e o método da conexão parcial, sendo o primeiro o mais conservativo e, atualmente o mais utilizado pela generalidade dos fabricantes. Na presente dissertação, para além da aplicação dos dois métodos, apresenta-se uma discussão e análise comparativa entre ambos. Adicionalmente procede-se ainda a uma análise e discussão do modelo atualmente previsto no Eurocódigo 4, parte 1-1 para a verificação do esforço transverso vertical, por se tratar de um modelo bastante conservativo que não aproveita adequadamente a contribuição da chapa colaborante. E, por isso, é feita uma análise comparativa com o modelo de verificação do esforço transverso, considerando apenas a resistência da chapa perfilada | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,797 | Torres eólicas em CLT - Ligação entre painéis a nível das plataformas e juntas verticais | Torres eólicas,juntas verticais | A construção de torres eólicas em CLT (madeira lamelada colada) afigura-se viável e economicamente competitiva, havendo já um sistema comercializado no mercado europeu. Encontra-se em estudo, no Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Coimbra, um sistema construtivo alternativo ao anterior, que se crê apresentar algumas vantagens comparativas. No presente trabalho, será ensaiada uma aduela hexagonal de CLT, na qual os painéis individuais são solidarizados por dois sistemas de pré-esforço. Um é realizado por tensão perimetral de um conjunto de cabos, destinando-se a ser utilizado em níveis intermédios entre plataformas. O outro, sobre o qual este trabalho incide, consiste na aplicação de pré-esforço por aperto de varões roscados que desempenham simultaneamente o papel de apoios dos painéis que constituem as plataformas se serviço, que constituem ainda diafragmas rígidos, colocados a alturas regulares, com o objetivo de impedir o modo de deformação por distorção da secção hexagonal. Complementarmente, é feito um estudo preliminar das tensões de corte nas juntas verticais interpainéis, com o propósito de determinar se se conseguirá obviar a estas com o pré-esforço perimetral referido ou se haverá necessidade de recorrer a dispositivos físicos (colagem) ou mecânicos (ligadores) adicionais | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,798 | Instabilidade lateral por flexão-torção de vigas com contraventamentos discretos | Vigas | Uma viga sujeita a um carregamento de flexão, pode apresentar um modo de encurvadura combinando torção com flexão transversal ao plano de carga, caso não esteja suficientemente contraventada e as suas rigidezes de torção e flexão transversal forem reduzidas. Assim, o risco de ocorrência deste fenómeno pode ser elevado para peças lineares de seção aberta de paredes finas, uma vez que a sua rigidez de torção é reduzida. Trata-se de um fenómeno de instabilidade bifurcacional, o qual é matematicamente descrito por um problema generalizado de valores próprios linear. Os valores próprios são os parâmetros de carga de bifurcação e os vectores próprios definem os modos de encurvadura correspondentes. O menor parâmetro de carga de bifurcação positivo recebe o qualificativo de crítico e conduz à definição do momento crítico da viga, o qual se define como sendo o momento máximo que a viga pode suportar sem encurvar lateralmente. O objetivo central desta dissertação, que surge no seguimento de duas outras realizadas em 2015, consiste em formular, implementar computacionalmente em MatLab e verificar um elemento finito de barra (unidimensional) que permita realizar análises lineares de estabilidade (cálculo de cargas de bifurcação e dos correspondentes modos de encurvadura), em regime elástico, de vigas com contraventamentos discretos. Serão consideradas vigas isostáticas ideais (isto é, sem imperfeições) com seção aberta de paredes finas duplamente simétrica, dotadas de contraventamentos laterais e/ou torsionais discretos, perfeitamente rígidos ou elásticos, e sujeitas à actuação, no seu plano de maior inércia, de um sistema proporcional de forças exteriores conservativas. O efeito da curvatura de pré-encurvadura é desprezado. Pretende-se obter uma ferramenta versátil que permita estudar (1) a eficácia de diferentes tipos e posições dos contraventamentos, assim como (2) a influência da sua rigidez. São apresentados dois exemplos práticos, que diferem nas condições de apoio e de carregamento, bem como no tipo, posição e rigidez dos contraventamentos usados. O objectivo é triplo: (1) verificar o elemento finito formulado (por comparação com resultados analíticos e numéricos disponíveis na literatura e por utilização do freeware LTBeam), (2) ilustrar as suas potencialidades e (3) evidenciar alguns aspectos da instabilidade lateral por flexão-torção de vigas com contraventamentos discretos. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,799 | Resistência ao corte residual de solos | Argilas -- resistência ao corte | O presente trabalho de investigação consiste no estudo da resistência ao corte em argilas. Este trabalho tem como principal objetivo a determinação dos parâmetros que caracterizam a resistência ao corte residual, quer na argila, bem como, entre esta e diferentes interfaces (compostas por materiais utilizados na construção civil). As amostras de argilas foram recolhidas perto da localidade de Vila Nova de Ceira, onde à época, o Laboratório de Geotecnia do Instituto Pedro Nunes (IPN-labgeo) procedia a um estudo de instabilização de taludes nas imediações. Nessa área existiam dois locais que apresentavam maior importância para o estudo, num dos quais tinha ocorrido um deslizamento de um talude que causou a interdição da via de comunicação adjacente, e no outro existia um ravinamento profundo. Para a caracterização deste solo procedeu-se à realização de ensaios de identificação, de caixa de corte anelar rotativo de Bromhead e de caixa corte direto nas formas de solo-solo e duas interfaces diferentes. Os materiais utilizados para as interfaces foram o betão e o aço com rugosidade. Com estes ensaios foi possível analisar e classificar o material, determinar a sua resistência ao corte a volume constante e residual, a partir de amostras reconstituídas. Neste trabalho foram avaliadas as relações entre a resistência ao corte residual e o índice de plasticidade, bem como, a percentagem da fração argilosa, de modo a ser comparada com os valores e relações determinados por outros autores. Os mecanismos de corte residual foram avaliados segundo a metodologia de Lupini et al. (1981). | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,802 | Análise das características térmicas dos materiais ativados alcalinamente | Argamassas | Na presente dissertação pretende-se estudar a evolução das temperaturas atingidas em ligantes hidráulicos ou em materiais ativados alcalinamente no sentido de amenizar os problemas que podem ser originados pelos diferenciais de temperatura na fase inicial da cura do material. Para tal simulou-se o problema, em ensaio adiabático, de modo a poder conhecer-se as caracteristicas termicas das reações desenvolvidas na ativação alcalina. Pretende-se tambem estudar a viabilidade da utilização de um material ativado alcalinamente na substituição do tradicional betão de cimento. Num estudo anterior, verificaram-se diversos problemas que urgia resolver. Um dos mais importantes consistiu no endurecimento precoce do material, aquando da concretização de um conjunto de vigas, em resultado das elevadas temperaturas que se verificaram no processo de amassadura. Na presente dissertação procede-se tambem a introdução de um adjuvante nas misturas de argamassa e nas misturas de metacaulino com o intuito de retardar a presa de ambas, contrariando assim o endurecimento precoce, referido anteriormente | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,804 | Avaliação do efeito beam growth no comportamento de estruturas porticadas de betão armado | Pórticos de betão armado,Vigas | Os efeitos da não linearidade do betão armado, sobretudo nas zonas onde o momento fletor é mais elevado, como é o caso das extremidades das vigas, agravam-se em situações de elevada ação sísmica. Deste modo, o comprimento das fibras sobre o eixo aumenta, e a distância horizontal entre os eixos dos pilares que delimitam a viga também. Este fenómeno é conhecido por beam growth e, habitualmente, não é considerado na análise de estruturas porticadas de betão armado. A presente dissertação tem por objetivo estudar o efeito beam growth e ilustrá-lo, fazendo uso do programa informático EvalS que aplica o Método das Forças Fictícias conjuntamente com modelos de fibras. O processo começa por avaliar se o EvalS permite simular o beam growth através da modelação de uma viga em duas situações distintas: axialmente livre e axialmente restringida. As fases seguintes contemplam a análise do comportamento duma estrutura experimentalmente estudada por outros autores e a possibilidade de o efeito beam growth ser simulado através de uma ação térmica que provoque um alongamento equivalente das vigas. Finalmente, desenvolve-se um conjunto de modelos analíticos de pórticos completos nos quais é considerado ou desprezado o efeito beam growth, para permitir efetuar o estudo paramétrico deste efeito, variando o número de vãos, o número de pisos e a altura das vigas, por forma a conhecer a sua influência na grandeza do efeito beam growth. Os resultados atingidos permitem entender que o beam growth é maior quando aumenta o número de vãos do pórtico, a altura das vigas e o drift, contudo não é substancialmente influenciado pelo número de pisos. O efeito beam growth agrava-se nos pisos inferiores. O seu desprezo pode levar à subestimação de esforços e, consequentemente, ao colapso precoce dos elementos estruturais. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,808 | Avaliação do ciclo de vida de uma casa flutuante | casa flutuante,Avaliação de Ciclo de Vida,autonomia,impacte ambiental | O sector da construção é um dos principais responsáveis pela degradação ambiental corrente, neste sentido, em projetos de construção civil são crescentemente acatadas estratégias ecoeficientes de modo a promover um desenvolvimento sustentável deste sector. Neste prisma, esta dissertação apresenta um estudo de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) aplicado à casa flutuante resultante do projeto FloatWing para apoiar decisões que minimizem os impactes ambientais. Foram quantificadas e analisadas as emissões de gases de efeito de estufa e as necessidades energéticas em termos primários, para diferentes cenários da casa flutuante em termos de ciclo de vida (CV). Os cenários analisados têm em conta que para além da casa flutuante servir de habitação, também se pode locomover. Esta funcionalidade lhe exige uma maior autonomia energética (incorporação de painéis solares fotovoltaicos e térmicos, salamandra a pellets e gerador a gasolina) e tratamento de águas de abastecimento e águas residuais (incorporação de mini-estações), os quais são classificados em quatro níveis. Numa análise comparativa são estudados estes quatro níveis da casa pré-fabricada de forma modular, a sua instalação em climas alternativos (Portugal, Grécia e Holanda) e a variação das tipologias da mesma (T0 a T3). Além disso, é feita uma análise que considera cenários em relação à manutenção e tratamento adequado dos acabamentos em madeira por estarem expostos à humidade. Dos resultados conclui-se que ao aumentar a autonomia da casa flutuante, a etapa de construção aumenta a sua contribuição em termos de impacte face às outras etapas do CV, podendo representar mais de 50% dos impactes. Ademais, as condições climáticas influenciam significativamente os impactes do CV da moradia, sendo preferível ser atracada à margem quando inserida em Amsterdão (consumo de eletricidade da rede nacional) se não houver o aquecimento através do consumo de pellets e, a utilização dos painéis fotovoltaicos quando instalada no Alqueva ou em Atenas | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,809 | Estudo do comportamento de argamassas com incorporação de casca/palha de arroz | Reaproveitamento de materiais,Caracterização Experimental,Argamassa térmica,Casca de arroz,Palha de arroz,Reuse materials,Experimental characterization,Rice husk,Rice straw,Thermal mortar | O reaproveitamento de materiais tem vindo a tornar-se uma atitude fundamental para garantir a sustentabilidade da construção nos tempos atuais. O arroz português é um produto de produção regional, sendo a separação da sua casca obtida através de um processo industrial e a palha do arroz deixada secar, para posteriormente ser compactada em fardos. A casca do arroz possui um baixo peso específico, uma baixa densidade, uma lenta biodegradação e é constituída essencialmente por sílica e fibras. A palha de arroz, tal como a casca, é constituída maioritariamente por fibras, tem um baixo peso volúmico e um elevado calor específico, o que pode tornar a incorporação de cada um destes elementos numa argamassa com um bom comportamento higrotérmico, sendo por este fundamento um bom caso de estudo. Apesar da cinza da casca de arroz já ter sido amplamente analisada em argamassas de cal na reabilitação de edifícios, o estudo da integração da casca de arroz na construção civil foi somente estudada quando incorporada em blocos e painéis de betão leve, verificando-se aspetos muito positivos tais como a leveza, a absorção acústica e o isolamento térmico. Também já existem alguns ensaios científicos de painéis de isolamento com incorporação de casca ou palha de arroz. No entanto, ainda que a palha de arroz tenha sido aproveitada nos tempos primórdios para construir paredes de habitações, nos dias de hoje, tanto a palha como a casca de arroz são regularmente queimados ou utilizados com alimento e/ou “cama” para animais. Este estudo tem como objetivo analisar a influência da casca e da palha de arroz no comportamento higrotérmico e mecânico das argamassas. Para isso vão executar-se vários provetes de argamassa com incorporação de casca e palha de arroz, com composições diferentes e analisar o seu comportamento comparando-o com argamassas de referência isentas dos resíduos do arroz mencionados. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,810 | Estudo do solo enquanto material de construção sustentável | Solo -- material de construção | O solo é um material durável, que se encontra disponível em todo o mundo, por isso é económico e ecológico. Cada vez mais se torna necessário utilizar os recursos naturais (eventualmente melhorados com recurso a produtos tradicionalmente classificados como resíduos) como materiais nobres de construção. É a designada eco construção ou construção sustentável. O desenvolvimento do trabalho proposto inicia-se com a análise das técnicas tradicionais da utilização do solo como material de construção na edificação. É levado a cabo um estudo de caracterização dos vários materiais em estudo, solo e fibras, e um estudo paramétrico em que são avaliadas as propriedades mecânicas (resistência e deformabilidade) do material através de ensaios laboratoriais de flexão e de compressão. A utilização de fibra capilar, cabelo humano, como reforço faz todo o sentido devido à sua capacidade de aumentar a resistência e a agregação do solo. O estudo experimental tem como objetivo a análise do comportamento mecânico de um solo sob diferentes condições de ensaio: diferentes teores de humidade, com e sem adição de elementos de reforço (fibras) que lhe melhorem eventualmente o comportamento. O objetivo é contribuir para o conhecimento da influência do teor de humidade, do tipo do solo e da inclusão de diferentes tipos de elementos de reforço para no futuro permitir uma utilização mais eficiente e controlada do solo como material de construção em aplicações estruturais na edificação considerada sustentável. Do presente estudo, conclui-se que o comportamento dos solos é efetivamente afetado pelo teor de humidade, pela velocidade de secagem dos blocos e é ainda mais influenciado, em termos de resistência e deformabilidade, quando se incorpora no solo um reforço, tal como o cabelo. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,812 | Vias para a sustentabilidade energética dos transportes | Sustentabilidade energética | A bem conhecida dependência, quase exclusiva, dos transportes relativamente aos combustíveis de origem fóssil, finitos, altamente poluentes e cada vez mais dispendiosos (mas usados, de forma crescente, como fonte primária para energia no setor), é um dos problemas que tem hoje de ser encarado. Essa forte dependência tem implicações de natureza não só ambiental, mas também económica e social. O caminho da sustentabilidade no sector dos transportes constitui um desafio que envolve diversas vertentes tradicionais tais como o planeamento urbano e regional, a gestão da procura dos transportes, ou mudanças para a utilização de modos tradicionais de transporte energeticamente mais eficientes. Mas hoje constitui também um desafio o desenvolvimento e aplicação de novas tecnologias no sector, quer no âmbito dos veículos quer no dos combustíveis. Provavelmente só a conjugação de várias vertentes poderá apresentar soluções duradouras e eficazes para o problema: as intervenções ao nível do planeamento da cidade e dos transporte, mas também a utilização de biocombustíveis, o veículo elétrico e o veículo a hidrogénio são vertentes atualmente encaradas para ir ao encontro do problema e à descarbonização do sector. Há, contudo, prós e contras e múltiplas dificuldades a ultrapassar quer em cada uma das frentes possíveis, quer na conjugação de várias delas. A primeira parte do trabalho consiste na elaboração de um trabalho de síntese sobre o assunto, envolvendo um levantamento sobre o que tem vindo a ser investigado no âmbito das possibilidades e dificuldades de cada via, as implementações práticas, mesmo experimentais, de soluções tecnológicas já existentes (de entre essas implementações há já, no mercado, o automóvel elétrico em diversas configurações - híbrido, plug-in, etc. - e o veículo a hidrogénio, este ainda experimental). A segunda componente será constituída por uma avaliação multidimensional de alternativas já disponíveis, envolvendo estas tecnologias mais recentes. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,814 | Resistência ao fogo de colunas tubulares de secção circular e elíptica com restrição à dilatação térmica | incêndio,coluna,tubular,circular,elíptico,aço,betão,restrição térmica,análise experimental | Nos últimos anos, os elementos estruturais de aço e mistos, aço - betão, têm sido cada vez mais utilizados e com maior destaque no mercado mundial da construção. A preferência por estes elementos estruturais deve-se à sua graciosidade, elevada capacidade de carga e comportamento melhorado em termos sísmicos e de incêndio. Todavia, devido aos inúmeros casos de estruturas ameaçadas e destruídas por incêndios, os elementos estruturais quando expostos a elevadas temperaturas e a restrições axiais e rotacionais à dilatação térmica, apresentam comportamentos e aspetos que ainda se encontram por conhecer e que, por isso, devem ser objeto de estudo e investigação. Nesta dissertação, o assunto tratado foi o estudo experimental de colunas tubulares em aço e mistas, de secções circulares e elípticas, uma vez que, ainda há poucas investigações sobre este tipo de colunas aplicadas a situações reais de incêndio, ou seja restringidas à dilatação térmica. Assim foram realizados uma série de ensaios experimentais, com restrição à dilatação axial e rotacional térmica, de colunas tubulares circulares e elípticas, em aço carbono, mistas de aço e betão armado, e em aço inoxidável austenítico com condições de apoio semi-rígidas e rotuladas. Nestes ensaios, variaram-se alguns parâmetros como a esbelteza e o nível de carregamento. Os perfis circulares apresentaram diâmetros de 193,7 mm e 273 mm e os perfis elípticos 320 mm x 160 mm, com uma espessura de parede de 8 mm e 10 mm para as secções circulares e 12,5 mm para as secções elípticas. Relativamente ao nível de carregamento, foram ensaiadas colunas com 30% e 50% do valor de cálculo da carga de encurvadura à temperatura ambiente. Da pesquisa efetuada, concluiu-se que para os 3 elementos estudados, o aço inoxidável foi aquele que apresentou maiores forças de restrição devido à menor rigidez da coluna e os mistos de aço e betão armado foram os que tiverem maior resistência ao fogo, com a interação entre o aço e o betão, a condutibilidade dos materiais e a maior rigidez destas colunas a terem um papel importante neste desempenho. Comparando os ensaios realizados com a restrição à dilatação térmica e o obtido, por outros autores, sem restrição à dilatação térmica, verificou-se que para o caso em estudo os valores de deslocamento axial são menores. Os resultados obtidos poderão ser usados na calibração e validação de um modelo numérico com o objetivo de futuramente se estabelecerem novos métodos de cálculo simplificados | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,815 | Avaliação do impacto dos órgãos de entrada no comportamento dos sistemas de drenagem urbanos | Drenagem Urbana,órgãos de entrada,modelação hidráulica,drenagem dual | Ao longo dos últimos anos têm-se verificado um acentuado crescimento da população urbana, levando a uma maior impermeabilização do solo. Este facto aliado às alterações climáticas e ao inadequado planeamento dos sistemas de drenagem tem provocado elevados impactos nas sociedades, essencialmente devido a problemas relacionados com o aumento da frequência e do nível das inundações. Os sistemas de drenagem pluviais urbanos são uma infraestrutura indispensável ao bom funcionamento dos meios urbanos, desempenhando um papel fundamental na intercepção, recolha, transporte e rejeição em meios apropriados das águas pluviais. A sua incapacidade para drenar toda a água ocorre fundamentalmente pela falha na entrada de água nos coletores ou devido ao facto destes entrarem em carga, levando a um aumento do caudal superficial, escoando este através de caminhos preferenciais, acumulando-se posteriormente em zonas baixas, originado deste modo inundações. O presente trabalho tem como objectivo analisar uma rede de drenagem usando as mais modernas técnicas de modelação de drenagem urbana, nomeadamente, modelar um sistema de drenagem dual 1D/2D, situado na zona central da cidade de Coimbra, recorrendo ao software InfoWorks ICM. O modelo utilizado permitiu uma análise completa e detalhada das causas que levam a problemas relacionados com inundações nesta zona, sendo uma das principais causas detectadas a ineficiência por parte dos órgãos de entrada da rede, não permitindo uma eficaz interseção do escoamento superficial. Com o modelo utilizado e identificados os problemas, o presente trabalho pretende uma resolução dos mesmos através de soluções localizadas, as quais consistem na implementação de grelhas transversais aos arruamentos, só possíveis de avaliar corretamente com estes modelos. No decorrer do trabalho foi possível concluir que a principal causa dos problemas associados a inundações pluviais na zona central da cidade de Coimbra prendem-se pelo facto da mesma não estar munida de uma rede de drenagem eficiente. Estes problemas seriam totalmente resolvidos com uma restruturação ao nível do número e da localização dos órgãos de entrada da rede. Sendo este o principal problema, também foi detectado em algumas zonas, uma insuficiente capacidade na rede de colectores de drenagem | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,816 | Análise de painéis difusores acústicos 2D e 3D | Painéis difusores acústicos | O estudo do condicionamento acústico interior, de um espaço fechado, depende sobretudo da geometria do espaço, do tipo de revestimentos interiores e do recheio (mobiliário e ocupação), e visa a obtenção de um ambiente acústico adequado ao seu volume e às suas funções e/ou o controlo de ruído no seu interior. Para a generalidade das salas este estudo baseia-se na forma da sala e no equilíbrio entre revestimentos refletores, geralmente lisos (com reflecção especular), e revestimentos de elevada absorção sonora. Contudo, para algumas situações específicas, como acontece por exemplo com algumas salas de espetáculos, salas de música, estúdios de gravação e igrejas, para além destes dois tipos de revestimentos é geralmente relevante a introdução de revestimentos refletores irregulares de elevada dispersão (difusores acústicos). Para este tipo de espaços e para salas de geometria desfavorável, a minimização dos chamados “defeitos acústicos” da sala é conseguida através da aplicação, por vezes exagerada, de materiais de elevada absorção, tornando as salas demasiado absorventes. Com a aplicação de difusores acústicos em locais específicos da sala, em alternativas a uma parte significativa dos materiais de elevada absorção sonora, é possível evitar os referidos “defeitos acústicos”, tornando a sala mais ajustada à sua função (com maior vivacidade). Neste contexto, pretende-se com o presente trabalho o estudo de painéis difusores acústicos, assente sobretudo em metodologias de análise experimental, nomeadamente através da aplicação da norma ISO 17497–2 e documento AES-4id-2001. Neste trabalho, para além de uma breve revisão do estado da arte, procedeu-se à avaliação de coeficientes de difusão sonora, obtidos através de ensaios experimentais em câmara semi-anecoica, aplicada a difusores acústicos específicos a 2D e 3D. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,817 | Distribuição transversal de cargas em lajes mistas madeira-betão, influência do espaçamento e do número de vigas | Laje mista madeira-betão,Cargas concentradas,Distribuição transversal de cargas,Modelação numérica,Timber-concrete composite floors,Concentrated loads,Transversal distribution,Numerical modeling | Ao longo do último século, os avanços tecnológicos e as restrições no acesso a materiais como o aço, no período entre Guerras Mundiais, impulsionou o recurso a novas combinações de materiais, nomeadamente madeira e betão. Hoje em dia, a aplicação de uma solução de Madeira-Betão tem principal destaque na necessidade de reforço e reabilitação das estruturas existentes. Apesar do betão e da madeira serem dois materiais cujas características são bem conhecidas, o mesmo não se aplica à sua utilização conjunta em soluções mistas Madeira-Betão. Assim sendo, é necessário conhecer o comportamento destas soluções de modo a garantir um bom desempenho em serviço. O comportamento de lajes mistas Madeira-Betão ainda não está completamente caracterizado, nomeadamente no âmbito da distribuição transversal de cargas concentradas. Como tal, torna-se evidente a importância de desenvolver investigação que incida sobre este aspeto. Deste modo, a presente dissertação pretende avaliar o comportamento de lajes mistas sujeitas a carregamentos concentrados, estudando a influência que o número de vigas de madeira e o seu espaçamento têm na distribuição transversal de cargas. Assim, partindo de um modelo de elementos finitos desenvolvido no âmbito de uma investigação realizada anteriormente, foram considerados vários casos de estudo fazendo variar o espaçamento e o número de vigas. A influência destes parâmetros no comportamento de lajes mistas Madeira-Betão foi avaliada através da análise dos valores das reações de apoio, momentos fletores longitudinais a meio vão e deslocamentos verticais a meio vão. Deste estudo concluiu-se que os parâmetros analisados influenciam bastante o comportamento da laje quando sujeita ao carregamento concentrado, tendo o espaçamento entre vigas mostrado maior influência. Sendo este tipo de estruturas e carregamento frequentes em trabalhos de reabilitação e construção de pontes, o aumento do conhecimento nesta área permitirá otimizar o dimensionamento, de modo a evitar sobredimensionamentos, e, consequentemente o preço final da construção. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,818 | Análise termomecânica de colunas tubulares mistas de secção quadrada e retangular em situação de incêndio | Fogo,Resistência,Coluna,Aço,Betão,Modelação Numérica,Restrição | As colunas tubulares de aço preenchidas com betão têm vindo a assumir um papel de maior relevância na construção civil, uma vez que garantem a conjugação de algumas das melhores características que ambos os materiais constituintes do elemento podem oferecer, tornando-o uma solução estruturalmente vantajosa e eficaz. Esta dimensão mundial, alcançada ao longo dos últimos anos, deve-se sobretudo à alta capacidade de carga, à resistência sísmica, esbelteza e aos tempos e custos de construção reduzidos que o elemento confere. Apesar da existência de um vasto número de estudos e investigações relacionadas com a resistência estrutural deste tipo de colunas, o estudo e o conhecimento do seu comportamento ao fogo não se encontra ainda hoje completamente definido. A escassez de resultados é ainda mais acentuada quando considerado o efeito da restrição axial e rotacional da coluna em análise, situação passível de ocorrer quando esta é parte integrante de uma estrutura real. A presente dissertação, inserida a sua realização num projeto Europeu denominado FRISCC (EU RFSR-CT-2012-00025), surge da necessidade de revisão da atual norma europeia em vigor EN 1994-1-2 (2011), para o dimensionamento ao fogo de colunas tubulares mistas de aço e betão. Neste sentido, é aqui efetuado um estudo experimental e numérico de colunas de secção quadrada e retangular, com diferentes níveis de esbelteza, carregamento e restrição à dilatação axial promovida pela estrutura circundante. Os resultados obtidos nos ensaios experimentais são usados na calibração e validação de um modelo numérico, por via da utilização do software de elementos finitos ABAQUS (2010), para que posteriormente seja possível alargar as simulações a um vasto número de elementos não ensaiados experimentalmente. Este modelo numérico demonstra uma apreciável exatidão de resultados, em comparação com a respetiva análise experimental. A rigidez da estrutura circundante não assume uma influência siginifcativa no tempo crítico de resistência ao fogo dos elementos em estudo, no entanto, as forças de restrição geradas nas respetivas colunas, como resultado da sua dilatação térmica, registam um maior acréscimo quanto maior for a rigidez da estrutura periférica. O dimensionamento ao fogo de colunas tubulares mistas de aço e betão com base na atual norma em vigor é confrontado com os resultados obtidos a nível experimental, demonstrando que a EN 1994-1-2 (2011) determina resultados pouco conservadores e inadequados. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,821 | Análise territorial do impacte da rede de Metro do Porto | Desenvolvimento urbano,Transportes públicos,Metro do Porto | Os sistemas de transporte públicos, nomeadamente o sistema de metro, são um fator essencial para a sociedade pois proporcionam uma melhoria da qualidade de vida urbana e um aumento da acessibilidade. Este aumento da acessibilidade poderá ter influência no valor das habitações, dos terrenos e dos estabelecimentos comerciais na zona envolvente às estações. O Metro do Porto é um importante sistema de transportes públicos a atuar na Área Metropolitana do Porto, tendo no ano de 2011 transportado 55,7 milhões de passageiros. Passados dez anos desde o início da sua exploração comercial, é necessário estudar qual o impacto que este tem no mercado imobiliário. Ao longo dos anos têm sido realizados vários estudos, com diferentes perspetivas sobre o impacto deste tipo de meio transporte. Esta temática tem sido desenvolvida para diversas cidades do mundo, efetuando estudos entre os diferentes tipos de sistemas de transporte (metro ligeiro de superfície, subterrâneo) e os vários tipos de uso dos edifícios (residencial, não residencial). No entanto, ainda não foi efetuado nenhum estudo para o caso do Metro do Porto até à data de início desta tese. O objetivo principal deste estudo é assim avaliar o impacto deste sistema, na valorização imobiliária para dois municípios Póvoa de Varzim e Vila do Conde. A seleção destes municípios prende-se com o facto de se tratar de uma linha de metro que atravessa zonas menos densificadas do que a cidade do Porto e que seriam mais apropriadas para estudar os efeitos referidos, isolando outros fatores relacionados com a cidade consolidada. Foram utilizadas técnicas de análise territorial (Spatial Analysis), nas quais as variáveis correspondem às características da população e do edificado, acessibilidade e características do imobiliário. De uma forma global, conclui-se assim que a proximidade ao metro não tem influência nos preços do imobiliário | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,822 | Influência do teor em matéria orgânica na redução da fluência por pré-carga: análise laboratorial | Solos moles,aterros | A construção de aterros sobre solos moles acarreta problemas de estabilidade e elevados deslocamentos, tanto verticais como horizontais. Nestes solos, a presença de matéria orgânica contribui para a amplificação dos assentamentos, e que estes se prolonguem indefinidamente no tempo, mesmo sob carga constante. Para tal, a construção de estruturas sobre este tipo de solos só é possível com a utilização de técnicas de melhoramento e reforço de solos. Uma das técnicas mais antigas que tem sido aplicada é a metodologia da pré-carga, que tem como objetivo principal acelerar os assentamentos devidos à consolidação primária, bem como reduzir os assentamentos por consolidação secundária. Na dissertação apresentada, pretende-se analisar, por via laboratorial, a influência do teor de matéria orgânica na redução dos assentamentos por fluência do solo mole do Baixo Mondego quando submetido a pré-carga. Os parâmetros objeto de análise são o teor em matéria orgânica e o nível de pré-carga utilizado. A avaliação da compressibilidade, com particular enfoque na componente volumétrica da fluência, será efetuada por intermédio de ensaios edométricos. Depois de realizado o estudo, conclui-se que a presença da matéria orgânica influencia sobremaneira os assentamentos devido à fluência. Verificou-se que os solos com maior percentagem de teor em matéria orgânica apresentam um coeficiente de consolidação secundária mais elevado que aqueles em que a presença desta não é tao significativa, logo os assentamentos por fluência são de maior magnitude. No que diz respeito à metodologia da pré-carga, constatou-se que a sua utilização reduz os assentamentos por fluência, sendo que esta redução é mais eficiente quando usado o nível de pré-carga de maior magnitude. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,824 | Avaliação do conforto térmico e da qualidade do ar interior nos edifícios A e B do Instituto Pedro Nunes | Conforto térmico,Qualidade do ar interior,Eficiência energética,Edifício de serviços,Auditoria de edifícios,Thermal comfort,Indoor air quality,Energy efficiency,Service buildings,Audit buildings | Nas sociedades modernas, a maioria da população despende o dia no interior de edifícios em atividades laborais, de lazer ou descanso. Este contexto explica o aumento de instalação de sistemas de climatização nas empresas verificada nas últimas décadas, sendo este investimento uma fatia dominante da faturação energética. Contudo, o uso racional dos sistemas de climatização possibilitará a redução de consumos energéticos e, por consequência, a diminuição dos custos, sem privação da qualidade do serviço prestado na garantia de um ambiente com qualidade. Neste sentido, o objetivo da presente dissertação é propor medidas de melhoria, para o conforto térmico e para a qualidade do ar interior, de forma a promover a eficiência energética dos sistemas de climatização nos edifícios A e B do Instituto Pedro Nunes (Coimbra, Portugal) adotado como caso de estudo. O estudo iniciou-se pela análise da situação atual do edifício por duas abordagens: a análise subjetiva e a objetiva. A abordagem subjetiva baseou-se num inquérito sobre a qualidade ambiente interior nos locais de trabalho, e foi complementada pela abordagem objetiva, baseada na recolha de dados e análise de parâmetros caracterizadores do conforto térmico e da qualidade do ar no interior de edifícios, com recurso a instrumentos de medição, no verão e no inverno. Os resultados obtidos demonstram debilidades de alguns espaços, por exemplo, valores de índice de PMV fora do intervalo de conforto e amplitudes térmicas verticais alargadas, designadamente valores superiores a 4ºC entre os pés e a nuca, entre outros. Para melhorar o conforto dos trabalhadores e diminuir gastos energéticos foram propostas algumas medidas de melhoria, tais como a redução do pé direito de algumas salas, nas quais se prevê uma redução de 2% a 27% das perdas de calor pela envolvente, ou a instalação de um sistema de recirculação do ar, com uma redução de perdas de calor na gama dos 19% a 34%. Por outro lado, foram apresentadas propostas que visam a alteração do comportamento dos ocupantes, como a redução do uso de equipamentos auxiliares de climatização. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,825 | Aproveitamento de casca de ovo para aplicações industrais | Casca de ovo,Sustentabilidade,Carbonato de Cálcio,Calcário,Matéria-prima secundária,Eggshell,Sustainability,Calcium Carbonate,Limestone secondary raw material | O presente estudo visa analisar a aptidão das cascas de ovo como matéria-prima que possa substituir materiais naturais que têm composição química análoga. Na verdade, existem centenas de milhares de milhões de ovos de galinha/ano, que podem ser usados nas mais diversas aplicações alimentares. A utilização destes ovos resulta na rejeição das suas cascas, que podem ser aplicadas na fertilização dos solos ou consideradas como um resíduo e lançadas para aterro, no caso das aplicações industriais dos ovos. A casca de ovo possui uma membrana interna agregada, que por si só tem valor para aplicações na área da cosmética e mesmo farmacêutica, mas que para o caso em estudo não foram consideradas, pois a presença de matéria orgânica não era benéfica para as aplicações industriais pretendidas, que se limitavam à casca propriamente dita. Hoje em dia há várias soluções físicas e químicas vocacionadas para a separação industrial da membrana da casca de ovo, essencialmente dedicadas à utilização da membrana para recuperar os seus constituintes essenciais. No presente estudo o alvo é o aproveitamento das cascas de ovo, essencialmente constituídas por carbonato de cálcio em aplicações onde este composto é normalmente usado como aditivo em processos industriais, ou seja como matéria-prima secundária. O carbonato de cálcio de origem geológica, após tratamentos físicos e químicos é um aditivo comum utilizado em várias indústrias, desde a indústria do papel à indústria dos polímeros (plásticos e elastómeros). Assim, após um estudo de caracterização estrutural da casca (com e sem membrana) e do efeito da temperatura, foram analisadas as eventuais possibilidades de utilização da casca de ovo como matéria-prima (aditivo) de diversos materiais. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,826 | Tratamento biológico de efluentes vinícolas através do reator biológico de leito móvel | Efluente Vinícola,Tratamento Biológico,MBBR,CQO,CBO5,SST,MBBR,Winery Effluent,COD,BOD5,SST | A produção industrial de vinho gera um grande volume de águas residuais, que devido à sua composição, causa um grande impacte ambiental. Os efluentes vinícolas (EVs) gerados pelas adegas variam particularmente com a época do ano, possuindo uma elevada carga orgânica e um elevado teor em ácidos, causando a eutrofização das águas onde são descarregados e o consequente impacte ambiental do meio aquático. Têm sido testadas diversas tecnologias no tratamento dos efluentes vinícolas como a digestão aeróbia, anaeróbia, coagulação/floculação, sistema de lamas ativadas, entre ouros. No presente trabalho estudou-se a viabilidade do tratamento do efluente da indústria vinícola por MBBR “Moving Bed Biofilm Reactor” (Reator Biológico de Leito Móvel). Este processo apresenta inúmeras vantagens, entre elas destacam-se a possibilidade de se poder operar com alta concentração de biomassa, apresenta uma boa eficiência de remoção de compostos orgânicos, maior estabilidade a choques de carga, etc. No âmbito desta dissertação estudou-se e avaliou-se o processo MBBR, para tratar um efluente vinícola, quanto à remoção de parâmetros importantes para a caraterização de efluentes, sendo estes a carência química de oxigénio (CQO), a carência bioquímica de oxigénio (CBO5) e os sólidos suspensos totais (SST). Utilizaram-se dois reatores, sendo que ao reator 1 (R1) foi alimentado efluente por tratar e ao reator 2 (R2) efluente tratado. O efluente tratado passou por um sistema de lamas ativadas, para o seu tratamento. O sistema MBBR foi operado durante 94 dias, obtendo-se uma remoção máxima de CQO de 77% para o R1 e 67% para o R2. Foi analisada a remoção de CBO5 para o reator 1, concluindo-se que, num período de 7 dias, houve uma remoção de 67%. Verificou-se que o efluente vinícola por tratar possuí um baixo valor de azoto (10,3 N-NH3/L) e uma baixa biodegradabilidade. Conclui-se também que o uso de suportes plásticos no bioreator têm um papel fundamental na remoção de matéria orgânica. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,829 | De resíduo a matéria -prima? A detonação como mecanismo de exfoliação de grafite para produção grafeno | Grafite,Grafeno,Detonações,Sustentabilidade,Exfoliação,Reciclagem,Matérias-Primas | Sustentabilidade é a palavra-chave do século XXI: está presente em todas as campanhas de sensibilização que nos são tão familiares e que nos lembram do quão importante é reduzir, reutilizar e reciclar. Hoje em dia, a atividade industrial produz cada vez mais resíduos que acabam esquecidos e empilhados em aterros. Contudo, tem havido uma grande mudança na maneira de pensar das empresas no sentido de recuperar e valorizar o que antes era considerado desperdício, conseguindo-se produzir uma matéria-prima em segunda mão. Um dos resíduos mais proeminentes da indústria metalomecânica são os elétrodos de grafite. Com este projeto, pretende-se desenvolver um método de transformação da grafite em grafeno - um nano material com propriedades excecionais - que seja industrializável, com recurso a detonação, valorizando-se assim o resíduo de onde se partiu. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,832 | Eficiência energética em complexos de piscinas interiores: complexo de piscinas Rui Abreu | Eficiência energética,Auditoria Energética,Piscina Coberta,Consumo de energia,Custo de Energia,Desagregação de Consumos,Energy Efficiency,Energy Audit,Energy Consumption,Energy Costs,Consumption Breakdown | Os complexos desportivos, em especial os que possuem piscinas interiores, devem proporcionar aos utentes boa qualidade do ar, da água e conforto térmico no espaço envolvente à piscina, o que faz com que os consumos de energia térmica e elétrica sejam bastante elevados. Importa por isso analisá-los e tentar maximizar a sua eficiência energética, de forma a contribuir para a redução das despesas dos municípios com estes edifícios. Esta dissertação tem como caso de estudo o Complexo de Piscinas Rui Abreu, situado em Coimbra. São analisados consumos e respetivos custos de eletricidade, gás natural e água. Diversos indicadores relativos ao consumo e custo de energia e de água, por número de utentes, área de superfície de piscina e área útil de edifício, são calculados e comparados com valores de estudos similares. Para os indicadores de energia por área de superfície de piscina obteve-se 726 kWh/m2.ano em eletricidade e 1415 kWh/m2.ano em gás natural, totalizando 2141 kWh/m2.ano de energia total. Estes e outros indicadores mostraram ser da mesma ordem de grandeza de indicadores obtidos em outros complexos com piscinas interiores. Em termos de energia primária, o complexo consome 60,6 kgep/ m2.ano. Através de uma desagregação simplificada do consumo de energia térmica, concluiu-se que 71 % do consumo de gás natural é referente ao aquecimento da água das piscinas e 14 % ao aquecimento de AQS. A energia térmica consumida no aquecimento do edifício deverá rondar os 15%. As elevadas necessidades térmicas e elétricas que o edifício demonstrou abrem a oportunidade de estudar a implementação de um sistema de cogeração. No entanto, o payback encontrado para as diferentes soluções de cogeração tornam o projeto pouco viável em termos económicos. Palavras-chave: , , | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,834 | Influência de estruturas costeiras na altura da superfície livre e campo de velocidades | Escoamento de água,Quebra-mares | As estruturas costeiras de proteção portuária são muito comuns em Portugal e frequentemente necessitam de manutenção e reparação durante a sua vida de projeto. O conhecimento do campo de escoamento decorrente da interação das ondas com a estrutura costeira é fundamental para a compreensão dos fenómenos que ocorrem durante a vida útil das estruturas. Na prática é feito uma manutenção baseada em planos de observação das estruturas. O conhecimento do campo de velocidade ao longo do tempo, nas imediações da estrutura costeira, torna-se crucial para a compreensão dos processos físicos envolvidos e para validação de qualquer modelo matemático e/ou numérico a ser aplicado no projeto destas estruturas. Neste trabalho procedeu-se à medição das grandezas relevantes para a caracterização do campo de escoamento em redor de uma estrutura com perfil tipo de um quebra-mar e colocada num canal de ondas. Mediu-se a elevação da superfície livre ao longo do eixo longitudinal do canal e do tempo e o campo de velocidades ao longo do tempo e em diversos pontos ao longo do eixo longitudinal e para vários pontos ao longo da vertical, através de sondas resistivas e através do Acoustic Doppler Velocimeter (ADV). Os estudos experimentais foram realizados no canal de ondas irregulares, COI3, do Laboratório Nacional de Engenharia Civil, LNEC, simulando três diferentes condições de agitação regular incidentes. As dimensões do modelo utilizado tiveram em atenção não só as limitações físicas e de escala, como também a possível aplicação em futuros ensaios, de forma a efetuar análises comparativas. Os resultados permitiram identificar fenómenos complexos no campo de velocidades decorrente de fenómenos de empolamento, rebentação e reflexão causados pela presença da estrutura e verificar o aumento dos efeitos tridimensionais com a proximidade da estrutura. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,835 | Estudo da eficiência do modelo de recolha de resíduos urbanos indiferenciados no concelho de Penacova | Resíduos Sólidos Urbanos,Gestão de resíduos,Recolha e transporte,Indicadores de desempenho,Desenvolvimento Sustentável,Municipal Solid Waste,Waste management,Collection and transportation,Key performance indicators,Sustainable development | O sistema de recolha e transporte de resíduos urbanos constitui um desafio para a gestão dos serviços de Limpeza e Resíduos dos municípios, atualmente supervisionados pela Entidade Reguladora dos Serviços de Águas e Resíduos, que impõe a conciliação do controlo de custos com exigências ao nível da qualidade ambiental. Este trabalho analisa a gestão dos resíduos urbanos indiferenciados no município de Penacova, localizado na região centro de Portugal. Na primeira parte faz-se o levantamento de dados sobre: i) quantidade recolhida de resíduos e entregue na estação de tratamento mecânico e biológico de Vil de Matos, a norte de Coimbra e ii) custos com a gestão do serviço de recolha e transporte. Na segunda parte faz-se o tratamento de dados para a obtenção de indicadores capazes de avaliar o desempenho do sistema de recolha e transporte, nomeadamente: quilómetros por tonelada de resíduos recolhidos, litros de combustível por tonelada de resíduos recolhidos, capacidade de deposição disponível por habitante, número de contentores por alojamento, capitação de resíduos e dos custos, custo por tonelada de resíduos recolhidos. Ao mesmo tempo é feita a comparação dos indicadores obtidos com os de outros municípios da região. Na terceira parte é apresentada uma proposta de recolha porta a porta, parcial ou total e feita uma análise técnica e económica na perspetiva da sua implementação a curto prazo. Deste estudo, concluiu-se que o atual modelo de recolha e transporte de resíduos urbanos indiferenciados do município de Penacova tem margem para ser melhorado. As propostas apresentadas melhoram significativamente o serviço em termos de poupanças económicas com o gasto em combustível. A metodologia adotada neste estudo pode servir como guia para ajudar outros municípios a analisar e a melhorar a eficiência de recolha para que possam atingir as metas estabelecidas pelo PERSU 2020. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,836 | Estabilização química de lamas de digestão anaeróbia de resíduos sólidos urbanos | 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. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,838 | Implementação de um sistema de gestão de energia ao edifício do DEM | 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. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,841 | Avaliação do desempenho da recolha de resíduos de embalagens e medicamentos fora de uso | 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. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,842 | Eco-conceção de um apoio de braço para automóvel produzido na CIE Plasfil: uma abordagem de ciclo de vida | Avaliação de ciclo de vida,ecodesign,plástico,impactes ambientais,reciclagem,injeção,componentes automóveis,Life cycle assessment,ecodesign,plastic,environmental impacts,recycling,injection,automobile components | O objetivo global da presente dissertação consistiu na realização de uma Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) para apoiar o ecodesign de componentes de automóvel, mais especificamente, componentes de apoios de braço (armrest). O estudo centrou-se no desempenho ambiental de apoios de braço para automóveis produzidos na CIE Plasfil (uma unidade industrial transformadora de plásticos por injeção): o apoio de braço B, constituído maioritariamente por aço, e o apoio de braço J, constituído na quase totalidade por plástico. No âmbito da colaboração existente entre o Centro para a Ecologia Industrial da Universidade de Coimbra e a empresa CIE Plasfil (Projeto EDIL), surgiu a oportunidade de melhoria do desempenho ambiental do apoio de braço B, desenvolvendo modelos que, desempenhando a mesma função, seriam constituídos maioritariamente por plástico, no sentido de verificar as variações ocorridas ao substituir o aço por plástico. Consideraram-se três novos modelos de melhoria ao apoio de braço B: B1 (novo design B1), B2 (novo design B2), e B3 (novo design B3). Estas novas alternativas, que diferem na quantidade e tipo de matéria-prima utilizada, foram desenvolvidas pela empresa CIE Plasfil, tendo sido assegurada a componente estrutural e funcional dos modelos através dos softwares “Simdesigner” e “MOLDEX 3D”. O estudo realizado abrangeu todas as etapas do ciclo de vida, desde a extração da matéria-prima, ao transporte, tratamento, produção e destino final. A unidade funcional utilizada foi um apoio de braço como componente de um veículo ligeiro de passageiros, com uma vida funcional de 200 000 km. Analisaram-se cenários de melhoria das fases de ciclo de vida, como a alteração do tipo de tecnologia utilizada na fase de injeção do plástico, substituindo as máquinas injetoras hidráulicas por máquinas elétricas. Adicionalmente consideraram-se diferentes destinos finais para os apoios de braço, analisando destinos relevantes e uma média ponderada de todos os destinos possíveis. Neste estudo analisou-se também a alteração do tipo de transporte, considerando a hipótese de transporte marítimo relativamente ao transporte rodoviário do cenário base. Por fim, estudou-se um cenário de reciclagem, onde foram analisadas hipóteses relativamente à distância de recolha do resíduo plástico até à central de reciclagem, onde é separado consoante a sua composição e reciclado, e à distância desde a central até à CIE Plasfil. Analisou-se também a alteração da percentagem de material reciclado que é introduzido no apoio de braço (5% e 10%). Para quantificar os impactes ambientais foram utilizados os métodos ReCiPe Midpoint (H) - Europe (H), CML (Institute of Environmental Sciences) baseline 2001 (World, 1995) e Cumulative Energy Demand (CED), dos quais foram seleccionadas nove categorias de impacte ambiental relevantes para o estudo de componentes plásticos de automóvel. Relativamente aos resultados apresentados na fase de produção, verifica-se que o apoio de braço mais pesado (B) não foi o que apresentava maior impacte ambiental na maioria das categorias, mas sim o apoio de braço J, devido à produção do seu plástico constituinte, PBT PET GF30, que contribui com um peso relativo entre 62 e 85% dos impactes totais da produção. Quanto ao desempenho ambiental dos modelos alternativos, constatou-se que estes apresentavam reduções em relação aos apoios de braço B e J em quase todas as categorias de impacte ambiental. De todos os modelos analisados, constatou-se que o apoio de braço B3, constituído por PP GF30 e sendo o modelo mais leve, possui menores impactes ambientais em todas as categorias analisadas. Na fase de utilização, analisou-se o desempenho ambiental dos diferentes apoios de braço num veículo ligeiro com uma vida útil de 200 000 km, através de uma fórmula que permite determinar o consumo de combustível do veículo associado ao peso de um dos seus componentes, tendo sido posteriormente quantificados os impactes referentes a esse consumo. Verificou-se que o apoio de braço J apresenta, na fase de produção, um maior impacte ambiental que o apoio de braço B, mas com a introdução da fase de utilização, o apoio de braço J acaba por apresentar menores impactes ambientais totais que o apoio de braço B. Finalmente na análise ao desempenho ambiental do ciclo de vida dos apoios de braço, constata-se que a maioria dos impactes ambientais decorre na fase de utilização, apresentando esta fase um peso médio entre 76 a 95%. Relativamente à fase de transporte, esta tem um contributo pouco significativo para os impactes ambientais totais de ciclo de vida na maioria das categorias. Conclui-se que, dos cinco modelos analisados, o apoio de braço B3 possui menores impactes ambientais em todas as categorias. Verifica-se também que um estudo centrado apenas na fase de produção pode gerar resultados distintos dos de um estudo que considera todas as fases de ciclo de vida, o que reitera a necessidade de conjugação da metodologia do ecodesign com a abrangência da ACV. Relativamente aos cenários alternativos considerados, verificou-se que há uma redução dos impactes ambientais em relação ao cenário base no processo de injeção com máquinas elétricas em todas as categorias, sendo a mais relevante a categoria de Eutrofização da água doce, com uma redução média de 11%. No cenário alternativo de transportes, verificou-se que à medida que a distância ao destino final aumenta, os consequentes impactes também aumentam. Relativamente ao tipo de transporte, conclui-se que o transporte marítimo é ambientalmente favorável em relação ao transporte rodoviário, pelo que deve ser preferido dada a possibilidade de escolha. Por fim, analisou-se a possibilidade de incorporar 5 ou 10% de material reciclado no apoio de braço B3 (pois possuiu o melhor desempenho ambiental no cenário base), verificando-se que com a incorporação de 10% de material reciclado, os impactes são menores. O cenário M10% (10% de material reciclado, da central da Marinha Grande) possui o melhor desempenho ambiental dos cenários analisados, pois houve uma maior redução dos impactes ambientais relativamente à fase de produção, excetuando na categoria da Depleção da camada de ozono, concluindo-se que, dada a possibilidade de escolha, a incorporação de 10% de material reciclado proveniente da Marinha Grande será a melhor hipótese, desde que sejam asseguradas as características funcionais e estruturais do apoio de braço. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,843 | Condições de trabalho na indústria cerâmica: avaliação da exposição ao calor | 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. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,844 | Caracterização e análise do ar interior na casa-forte da Biblioteca Geral da UC | 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. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,846 | Produção de ferrites de bário a partir de resíduos de óxidos da Indústria de Trefilanic | 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. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,849 | Torres eólicas em madeira lamelada colada cruzada | 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. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,850 | Culturas energéticas: produção de biomassa e bioenergia | 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. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,851 | Uso de ensaios dinâmicos na avaliação de pavimentos de madeira | 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. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,853 | Avaliação de Ciclo de Vida de dois componentes automóveis produzidos na CIE Plasfil | Avaliação de Ciclo de Vida,CIE Plasfil,componentes para automóveis,puxador de porta,apoio de braço,Life cycle assessment,CIE Plasfil,cars components,door handle,armrest | Na presente dissertação é apresentado um estudo de avaliação de ciclo de vida de dois tipos de componentes para automóveis (puxador de porta e apoio de braço) produzidos na CIE Plasfil, que é uma empresa industrial transformadora de plásticos por injecção localizada na Figueira da Foz. Foram comparados diferentes cenários para cada um dos tipos de componentes, tendo em conta diferentes tipos e quantidades de matéria-prima (virgem e reciclada) e procurando identificar as fases mais críticas e oportunidades para redução dos impactes ambientais de ciclo de vida. O estudo realizado focou o seu âmbito na fase de produção na CIE Plasfil e em outros processos associados a esta produção, para os quais, embora não ocorrendo na CIE Plasfil, nos foi possível recolher directamente dados (p.e. reciclagem de matéria-prima, o processo de cataforese). Trata-se, assim, de um estudo de avaliação de ciclo de vida, que inclui todas as fases até à unidade receptora de montagem do automóvel. A fase do uso não foi considerada, o que deverá ser tido em conta na comparação de peças com diferentes pesos. No caso do puxador de porta, foram definidos três cenários de estudo: A) puxador de porta constituído apenas por matéria-prima virgem (ABS-PC); B) puxador de porta constituído por matéria-prima virgem e reciclada (incorporação dos jitos formados na produção de outros puxadores de porta); C) um puxador de porta formado exclusivamente por matéria-prima reciclada proveniente de jitos e de um processo de reciclagem desenvolvido pela empresa Gecomplast S.L. Todos os cenários têm como receptoras das peças fabricadas unidades de montagem situadas na França e na Rússia. Para a avaliação do apoio de braço (armrest), foram também diferenciados três cenários: “armrest B” produzido essencialmente com aço; “armrest J” formado essencialmente por polímeros de matéria-prima PBT PET GF30 (tereftalato de polibutileno, polietileno e de 30% fibra de vidro); e o “armrest J_novo design” que constitui uma versão com peso reduzido do armrest J, através da utilização de PP GF30 (polipropileno e 30% de fibra de vidro) numa das componentes da peça (charnière). As unidades receptoras do armrest dependem dos cenários. O armrest B tem destino em Espanha, enquanto o armrest J e o armrest J_novo design têm destino em França. Na análise da comparação dos três cenários do puxador de porta, verificou-se que as fases que mais contribuem para os impactes energéticos e ambientais são a produção de ABS-PC (devido ao fabrico do policarbonato), a electricidade para a injecção (devido aos impactes associados à geração de electricidade) e o transporte (combustão e emissão de gases). O puxador de porta com cenário de produção A é o que apresenta pior desempenho ambiental devido à matéria-prima que o constitui ser completamente virgem. Por outro lado, o puxador de porta com cenário de produção C, por ser constituído por matéria reciclada, é o que apresenta melhor desempenho ambiental, logo o seu ciclo de vida contribui com menores impactes no ambiente. Na comparação dos três puxadores de porta em relação às unidades receptoras (França e Rússia), verificou-se que o transporte para a Rússia é a fase que implica maiores impactes ambientais em todas as categorias. Na comparação dos cenários do armrest, conclui-se que o armrest J é o que tem mais impactes ambientais e energéticos, seguido do armrest J_novo design (com menos 12% a quantificar nas categorias analisadas pelo método Cumulative Energy Demand (CED) e pelo método CML 2 baseline 2000. O armrest B é o que tem menores impactes no ambiente, menos cerca de 41% relativamente ao armrest J. As três fases que mais contribuem para os impactes ambientais por ordem de importância são o fabrico das matérias-primas (aço e PBT PET GF30), a geração de electricidade usada na produção das peças e o transporte. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,950 | Um tutor inteligente para a programação em lógica : idealização, projecto e desenvolvimento | 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. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,952 | Análise do desempenho do motor de indução trifásico quando alimentado através de um inversor de fonte de tensão com tolerância a falhas | Motor de indução trifásico,Tolerância a falhas,Inversor de fonte de tensão | O trabalho realizado no âmbito desta tese enquadra-se na temática dos accionamentos AC com tolerância a falhas. Aplicado a motores de indução trifásicos, este tipo de accionamentos AC tem como objectivo manter a máquina em funcionamento, após o aparecimento de uma avaria no circuito inversor. Dado existirem em maior número em aplicações industriais, neste trabalho é analisada a implementação de tolerância a falhas em sistemas de accionamento clássicos, caracterizados por um motor de indução trifásico standard, alimentado através de um inversor de fonte de tensão trifásico, constituído por seis semicondutores controlados na ignição e no bloqueio e respectivos díodos de roda-livre. Nestes accionamentos, a fonte de tensão contínua do inversor é obtida através de um rectificador trifásico de díodos. Pretende-se com esta investigação analisar o comportamento e o desempenho do motor de indução trifásico, quando alimentado através de um sistema de tensões assimétricas, resultantes da implementação no accionamento de estratégias de controlo alternativas, na sequência de avarias do tipo circuito-aberto e curto-circuito nos semicondutores do inversor de fonte de tensão. Avarias no motor não são contempladas neste estudo. As estratégias de controlo alternativas, usadas no accionamento para implementação da tolerância a falhas, baseiam-se em reconfigurações de hardware e de software, através de adaptações introduzidas nas técnicas de controlo vectorial e de controlo directo do binário de motores de indução trifásicos. A apresentação deste trabalho desenvolve-se ao longo de seis capítulos. Para além do Capítulo 1 em que é feita uma introdução ao assunto abordado nesta tese, no Capítulo 2 é apresentado um modelo do motor de indução trifásico, válido para as situações com alimentação simétrica ou assimétrica, proveniente directamente da rede ou através de um inversor de fonte de tensão. Este modelo permite ainda efectuar a simulação da ligação ao ponto neutro dos enrolamentos do estator. O modelo é expresso num sistema de coordenadas correspondentes aos eixos da transformada de Park dqo. São também apresentadas neste capítulo algumas das técnicas de controlo mais utilizadas em motores de indução trifásicos, quando alimentados através de inversores de fonte de tensão em funcionamento normal, com particular ênfase no controlo vectorial e no controlo directo de binário. No Capítulo 3 são apresentados resultados correspondentes à simulação do funcionamento do motor, quando alimentado directamente a partir de um barramento trifásico de tensão sinusoidal ou através de um inversor de fonte de tensão. Quando alimentado através do inversor de fonte de tensão, o controlo do motor de indução é realizado mediante a utilização do controlo vectorial baseado na orientação do campo segundo o vector espacial do fluxo rotórico (RFOC) e do controlo directo de binário (DTC). Com estes resultados pretende-se avaliar o desempenho do motor em diferentes situações de funcionamento, tendo como base alguns parâmetros de análise, tais como, factores de distorção harmónica da tensão e da corrente, rendimento, factor de potência e comportamento térmico. No Capítulo 4 apresentam-se resultados de simulação relativos à análise do desempenho do motor de indução trifásico, quando alimentado através de um inversor de fonte de tensão com tolerância a falhas. Na simulação do sistema tolerante a falhas, são aplicadas ao accionamento do motor de indução trifásico duas estratégias de reconfiguração de hardware. Estas estratégias baseiam-se na ligação do ponto neutro dos enrolamentos do estator ao ponto médio do banco de condensadores do barramento DC do inversor de fonte de tensão (ligação SNPC) e na ligação da fase do inversor que possuiu o defeito, ao mesmo ponto do banco de condensadores (ligação SPC). Ainda no Capítulo 4, além das reconfigurações de hardware, são descritas as alterações necessárias à implementação de estratégias de controlo adaptadas nos sistemas tolerantes a falhas em análise, tendo como bases a orientação do fluxo rotórico e o controlo directo de binário. São também mencionados os pormenores necessários à realização de cada uma das estratégias de controlo em ambiente de programação Matlab/Simulink. O Capítulo 5 destina-se à descrição da concepção, implementação e controlo do protótipo utilizado na realização dos ensaios laboratoriais, bem como à apresentação dos diversos resultados experimentais. No Capítulo 6 são apresentadas as conclusões de todo este trabalho incluindo a referência a recomendações para trabalhos de investigação futuros, a realizar na área dos accionamentos com tolerância a falhas. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,955 | Sistema de operação de tempo real para uma arquitectura distribuída tolerante a falhas | 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. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,956 | Um método de encaminhamento dinâmico multiobjectivo em redes de telecomunicações : modelação e desempenho | 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. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,965 | Diagnóstico e análise de avarias nos enrolamentos estatóricos de motores de indução trifásicos através da aplicação do método dos referenciais múltiplos | DTC induction motor drive,Enrolamento estatórico,Fault analysis,Fault diagnosis,Stator faults | O objectivo primordial deste trabalho é o de propor um novo método de diagnóstico de avarias nos enrolamentos estatóricos de motores de indução trifásicos, quando estes são alimentados quer por fontes de tensão sinusoidal quer por conversores de frequência com controlo directo de binário (DTC). No primeiro capítulo da dissertação, de natureza introdutória, são sintetizadas as principais causas, consequências e métodos de diagnóstico de avarias nos enrolamentos estatóricos dos motores de indução trifásicos. Aqui são enfatizadas as limitações encontradas no diagnóstico deste tipo de avaria recorrendo aos métodos tradicionais, bem como a necessidade de estudar o funcionamento de accionamentos eléctricos com DTC, hoje em dia bastante vulgarizados na indústria mas praticamente ignorados no domínio do diagnóstico de avarias. De seguida é desenvolvido um modelo matemático capaz de simular o comportamento de um motor de indução trifásico quando na presença de curtos-circuitos entre espiras nos enrolamentos estatóricos. Com base neste modelo matemático e em diversos ensaios experimentais, é estudada de forma aprofundada a ocorrência de curtos-circuitos entre espiras e as consequências introduzidas por esta avaria em diversas grandezas eléctricas que caracterizam o funcionamento do motor, com destaque para aquelas que podem ser calculadas com base nos sinais das correntes e tensões de alimentação. Face às limitações das técnicas de diagnóstico tradicionais, é desenvolvido e proposto um novo método de diagnóstico, designado por método dos referenciais múltiplos, capaz de ultrapassar tais limitações e diagnosticar eficazmente a avaria, de forma independente das condições de funcionamento do motor e do seu tipo de alimentação. Por último é demonstrado que o método dos referenciais múltiplos é facilmente integrável no sistema de controlo de um accionamento com DTC, abrindo a porta à concepção de sistemas de controlo/diagnóstico totalmente integrados e a um custo adicional praticamente nulo. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,966 | Análise termográfica assistida por computador de dispositivos electromagnéticos | Análise termográfica | Esta dissertação é totalmente dedicada ao estudo, análise e simulação do problema do aquecimento e da refrigeração de um dispositivo electromagnético. O método dos elementos finitos foi usado, como uma aproximação numérica diferencial, para resolver o problema da transferência de calor em regime permanente e transitório num dispositivo heterogéneo e de geometria elaborada. Foi desenvolvido um pacote de programas em 2D, que permitirá ao projectista industrial estabelecer a performance térmica óptima de um dispositivo. Para se aferirem os modelos numéricos estabelecidos e se validarem as técnicas de simulação utilizadas neste trabalho, foram resolvidos problemas típicos de transferência de calor, cujas soluções eram conhecidas, e modelizado o motor assíncrono trifásico do ventilador de insuflação, instalado na Linha 1, Grupo IV, da Central Termoeléctrica de Sines. Os resultados obtidos para o motor de indução, com o pacote de programas desenvolvido foram analisados e comparados com os valores experimentais, fornecidos pelo Gabinete de Projecto da Divisão de Máquinas Eléctricas da Sepsa. Para ilustrar as potencialidades do pacote de programas desenvolvido, foi calculada a distribuição do campo térmico em regime estacionário e transitório do motor de indução para diferentes condições de carga. Os resultados foram analisados e comparados com valores experimentais, apresentando-se em consonância, visto que o erro médio obtido foi de 1.46%, após se ter atingido o equilíbrio térmico. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,971 | Previsão de cargas em horizonte de curto-prazo aplicada a subestações de distribuição | Sistemas de energia eléctrica | As metodologias de previsão de cargas em geral, têm sido alvo de um desenvolvimento considerável ao longo das últimas décadas, sendo hoje parte integrante dos mais actuais sistemas de planeamento e operação, ao dispor das empresas operadoras dos sistemas de energia eléctrica. Uma das causas deste desenvolvimento, é a tendência de reestruturação do sector eléctrico, que conduziu à liberalização do sector em diversos países, através do desmembramento das iniciais estruturas verticais convertendo-as em horizontais. Nesta dissertação estabeleceu-se uma abordagem metodológica destinada a prever o consumo de curto-prazo (hora seguinte), ilustrada com a aplicação a três subestações de distribuição (60/15kV), responsáveis pelo abastecimento de energia eléctrica à cidade de Coimbra. Existiu a preocupação de criar um modelo cuja implementação fosse pautada por sobriedade de meios. Optou-se por escolher um modelo regressivo baseado em redes neuronais artificiais. A utilização de redes neuronais artificiais, como metodologia de previsão no curto-prazo, tem sido largamente aplicada, com resultados que se podem considerar bastante satisfatórios. A escolha das variáveis que compõem o vector de entrada tem sido objecto de diversas abordagens metodológicas envolvendo diferentes graus de discricionariedade. Propõe-se nesta dissertação uma escolha menos discricionária da informação que deve figurar no vector de entrada. Partiu-se da analogia entre a série temporal de valores de potência activa e um sinal discreto, e efectuou-se uma análise da entropia, avaliando-se a memória de curto prazo da série. Após esta análise, e em face dos resultados verificados, foi explorado o conceito de tendência de evolução do consumo em instantes homólogos do passado da série temporal, o qual permitiu melhorar substancialmente os resultados do modelo. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,973 | Estudo e implementação de um sistema automático de transformação de programas recursivos | Inteligência artificial,Programação automática,Recursão | Esta tese tem por objectivo a construção de um sistema que permita transformar de forma automática, um programa recursivo na versão iterativa equivalente. Deste modo consegue-se optimizar o programa quer do ponto de vista do espaço ocupado quer do ponto de vista do tempo de execução. O sistema apresentado é uma extensão – do ponto de vista teórico e do ponto de vista prático – do sistema, baseado no método enrolar-desenrolar, de Burstall e Darlington. Introduz-se a noção de generalização numa teoria equacional e mostra-se a sua ligação à definição automática da função «eureka», usada nos sistemas anteriores de transformação de programas. Mostra-se a ligação do problema da transformação de programas ao problema da demonstração de teoremas. Introduz-se a noção de sistemas t-completos que permite resolver a questão da utilização de equações na demonstração de teoremas. O sistema, escrito na linguagem VLISP, corre num PDP/11 sob o sistema operativo RT-11. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,979 | Metodologias para a análise de texturas baseadas no conceito de memória associativa | Visão por computador | Nesta dissertação apresentam-se metodologias de análise de texturas baseadas no conceito de memória associativa. Em particular são apresentadas três metodologias que são comparadas experimentalmente, tendo-se determinado que a metodologia dos planos produz os melhores resultados. São avaliados os efeitos da variação de parâmetros nas "performances" do modelo baseado em planos. São considerados os efeitos de vários tipos de pré-processamento das imagens, concluindo-se que com alguns deles (alterações do histograma de níveis de cinzento e filtragem passa-baixo) é possível melhorar os resultados. Implementações do modelo dos planos que se baseiam em estimativas das probabilidades de ocorrência dos endereços das memórias associativas são também consideradas. A partir destas implementações é proposto e testado um modelo que, sem pré-processamento das imagens, permite obter melhores resultados que os conseguidos com o modelo dos planos (com pré-processamento). | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,980 | Apoio à decisão em programação linear multiobjectivo : um modelo para o planeamento estratégico de redes de telecomunicações | Redes de telecomunicações,Sistemas de apoio à decisão | A complexidade dos problemas reais que surgem nas sociedades tecnológicas modernas é essencialmente caracterizada pela existência de múltiplos critérios. Os modelos matemáticos, bem como a percepção dos problemas por parte dos decisores, tornam-se mais realistas se os diferentes aspectos da realidade forem explicitamente considerados. Neste contexto, a dissertação tem por base quatro vectores fundamentais: - integração de metodologias de apoio à decisão em problemas de programação linear multiobjectivo representativas de diversas estratégias de pesquisa de soluções não dominadas, no quadro operacional de uma base de métodos. Esta permite a transferência de informação entre os métodos ao longo do processo de decisão, assegurando grande flexibilidade de utilização nomeadamente no que se refere às formas de comunicação de informação entre os métodos e com o decisor. - concepção de técnicas interactivas de análise de sensibilidade em problemas de programação linear multiobjectivo baseadas na exploração do espaço dos pesos. Com as técnicas propostas é possível, de forma interactiva e gráfica, avaliar a estabilidade de soluções não dominadas face à incerteza associada aos dados iniciais, ao modelo matemático e ao carácter evolutivo das preferências do decisor. - concepção de um modelo de programação linear multiobjectivo dedicado ao planeamento estratégico da modernização de redes de telecomunicações, face à introdução de novas tecnologias de suporte e de novos serviços. O modelo é baseado num diagrama de transição de estados e considera três funções objectivo que quantificam o valor associado à evolução das linhas de assinante, o grau de modernização associado à desejabilidade de novos serviços, e o custo da dependência externa das estratégias de evolução. - discussão de um enquadramento conceptual destinado a estabelecer algumas linhas de orientação para o desenvolvimento de sistemas interactivos de apoio à decisão integrando métodos de programação linear multiobjectivo e técnicas de sistemas periciais, incluindo formas de apoio ao decisor que se traduzem em saber como usar o conhecimento adquirido para auxiliar a selecção dos procedimentos ou sequência de procedimentos a serem aplicados a um dado tipo de problema. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,983 | Gestão da comunicação entre sistemas de processamento de informação : estudo de modelos arquitecturais e apresentação de um caso prático | Sistemas distribuídos | A presente dissertação insere-se na área da gestão da comunicação, uma das áreas de menor desenvolvimento da comunicação aberta entre sistemas de processamento de informação, e divide-se em duas partes: a primeira apresenta as principais características e explora as potencialidades de alguns modelos arquitecturais de gestão da comunicação; a segunda trata da aplicação de um desses modelos arquitecturais a um sistema concreto. Deste modo, na Parte I, após a apresentação do estado actual de desenvolvimento da área e a apresentação de dois modelos genéricos, são discutidos e comparados três modelos arquitecturais de gestão da comunicação. Um desses modelos - o modelo arquitectural de gestão integrada no serviço de camada - é uma proposta baseada em conceitos de gestão inovadores, cujo objectivo é o de possibilitar soluções de gestão significativamente vantajosas relativamente aos outros dois modelos, já anteriormente conhecidos. Nesse sentido, os conceitos base do modelo proposto - a saber, a integração dos serviços de gestão, a distribuição vertical da funcionalidade de gestão, e a gestão de subsistemas - são explorados de modo a evidenciar as suas potencialidades na resolução de um grupo importante de problemas de gestão que existem na generalidade dos sistemas de comunicação. Na Parte II, o modelo arquitectural baseado nos conceitos de gestão introduzidos é aplicado ao sistema de comunicação de um sistema distribuído, tolerante a falhas, para aplicações de controlo em tempo real: o sistema SAFIRA. Após a apresentação dos aspectos gerais do sistema SAFIRA e do seu sistema de comunicação, é apresentado o sistema de gestão da comunicação que, em seguida, é apreciado no que toca às suas capacidades de tolerância a falhas externas e internas ao sistema de comunicação. A apreciação é complementada com base na análise do tempo de resposta do sistema - aspecto de importância vital para o SAFIRA - e num indicador de regularidade da solução adoptada, concluindo-se das boas potencialidades quer do sistema de gestão proposto quer do modelo arquitectural de gestão a ele subjacente. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,991 | Sistemas de visão activa : comportamentos e calibração | Visão por computador | Até aos finais da década de 80, o principal objectivo da visão por computador era reconstruir a estrutura tridimencional do universo circundante. De acordo com este paradigma, a visão era fundamentalmente um problema de reconstrução tendo por objectivo a criação de uma representação tridimensional precisa de uma cena (forma, textura, localização e outras propriedades), a qual era posteriormente utilizada por outros processos cognitivos, como o reconhecimento ou o planeamento. Contrariamente à obtenção de soluções genéricas, o problema da visão pode ser encarado como um agente que vê e interactua no seu universo visual. Um agente pode ser definido através de um conjunto de intenções (ou objectivos) que se transformam num conjunto de comportamentos. Esta abordagem deu origem ao paradigma da visão por objectivos/visão activa. Neste paradigma, um sistema é considerado activo sempre que apresentar capacidade de interacção no processo de aquisição de informação visual, definindo como, quando e onde obter as imagens e extraíndo delas apenas a informação relevante à concretização do seu objectivo. Nesse sentido, os estudos em visão activa requerem a capacidade de interacção nos parâmetros visuais. O principal problema que se coloca no desenvolvimento de um dispositivo com estas capacidades surge ao nível da geometria e da arquitectura a utilizar. Nesta dissertação é descrita a implementação de um sistema robotizado de visão activa inspirado em características antropomórficas. O objectivo a atingir com a utilização de sistemas de visão activa não é a construção de um modelo generalista do universo. A informação a ser extraída das imagens e a sua representação são condicionadas pela tarefa na qual o sistema se encontra envolvido (o seu objectivo). Uma vez que apenas parte da informação contida nas imagens é necessária, o sistema visual opera baseado num conjunto restrito de comportamentos (accões e informações perceptuais). Esta dissertação dedica uma particular atenção à integração de comportamentos visuais, nomeadamente os comportamentos de fixação, seguimento e acomodação, tendo por objectivo a criação de um controlador de atenção visual. Este controlador deve apresentar capacidade de reacção em tempo real a eventos que se projectem nas retinas, redireccionando a atenção visual do sistema para o evento, concentrando nele a atenção visual seguindo o seu movimento. Os comportamentos apresentados são controlados por informação retinal de velocidade (fluxo óptico), merecendo referência a aproximação adoptada para o controlo dos movimentos de seguimento em vergência. O seguimento em vergência é controlado pela disparidade de movimento retinal, a qual permite controlar simultaneamente a focagem do sistema óptico quando conjugada com a prévia calibração do sensor visual. Obteve-se com esta abordagem um processo de focagem em tempo real controlado por vergência. A parte final da dissertação é dedicada ao problema da calibração do sensor visual (câmara). A calibração de câmaras é um aspecto importante sempre que se pretende extraír das imagens informação de medida. Apesar do largo conjunto de metodologias de calibração existentes na literatura, poucas são as abordagens que baseiam o seu funcionamento na utilização de informação monoplanar para calibração. Nesta dissertação é apresentada uma nova metodologia de calibração de câmaras de video baseada em informação monoplanar, a qual permite a calibração explícita dos parâmetros do modelo da câmara, com a vantagem de poder ser realizada sem qualquer restrição na localização e orientação da mesma. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
24,992 | Controlo remoto de cargas em redes de distribuição um modelo multiobjectivo de apoio à decisão | Programação linear multiobjectivo | Este trabalho apresenta uma aproximação multiobjectivo para a resolução do problema do controlo remoto de cargas com o estabelecimento de um modelo que formaliza as preocupações dominantes de um agente de decisão típico no contexto controlo centralizado ao nível do despacho de redes de distribuição de electricidade. A formulação do modelo, baseado em programação linear multiobjectivo incluindo variáveis binárias, apresenta um tratamento global de aspectos de natureza técnica, económica e de qualidade de serviço, que normalmente não se encontram tratados integradamente em propostas metodológicas anteriores. O modelo de apoio à decisão desenvolvido permite ter em linha de conta as principais preocupações em jogo num programa de controlo remoto de cargas, ao considerar como funções objectivo a minimização da ponta do diagrama de cargas visto pela distribuidora, a maximização dos lucros obtidos com a venda da energia necessária para assegurar os serviços de energia fornecidos pelas cargas controladas, e a minimização da degradação da qualidade de serviço causada pelas acções de controlo. Além disso, acautela o tratamento discreto de variáveis que são intrinsecamente discretas, produzindo resultados que não necessitam de pós-processamento de discretização para serem directammente utilizáveis, evitando simultaneamente desvios relativamente à resolução escolhida. Para além destes aspectos de modelação multiobjectivo do problema principal, foi necessário construir a base de representação da realidade física sobre a qual se concretizam os procedimentos de controlo remoto. De facto, foi necessário utilizar um modelo fisicamente baseado de carga de aquecimento eléctrico de água e construir um modelo de representação de grupos com um número significativo de cargas semelhantes que permita avaliar a respectiva contribuição para o diagrama de cargas global da rede, tanto em regime de funcionamento espontâneo como em regime controlado remotamente. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,012 | Análise dinâmica de vibrações em manipuladores robóticos | Pseudo phase space,Windowed Fourier transform,Wavelets,Backlash,Impacts,Vibrations,Fractal dimension,Fractional calculus,Robotics | Os manipuladores robóticos apresentam vibrações indesejadas durante o seu funcionamento. Por um lado, estas vibrações resultam de numerosos factores, tais como, folgas, flexibilidades, atritos, não-linearidades e outras causas. Por outro lado, os robôs, ao interagirem com o meio ambiente, geram frequentemente impactos que produzem vibrações que se propagam através de toda a estrutura mecânica. Neste contexto, de modo a reduzir, ou eliminar, o efeito das vibrações e dos impactos, é fundamental estudar as variáveis envolvidas para se poderem definir estratégias adequadas. Nesta ordem de ideias, este trabalho estuda e desenvolve metodologias de análise para aplicações em estruturas de manipulação sujeitas a impactos e a vibrações. As experiências realizadas com o sistema robótico desenvolvido, na presença de impactos, vibrações e na movimentação de líquidos, evidenciaram o comportamento de ordem fraccionária de alguns sinais. A transformada de Fourier com janela, utilizada no estudo dos sinais robóticos, revelou-se uma ferramenta adequada para a análise dos sinais não estacionários, como é o caso dos sinais originados nos fenómenos referidos. Os robôs utilizam uma multiplicidade de sensores de forma a adaptarem-se a perturbações ou a mudanças inesperadas no espaço de trabalho. Os dados assim obtidos podem ser redundantes, uma vez que a mesma informação pode ser captada por dois ou mais sensores. Neste contexto, faz-se um estudo do comportamento do espectro dos sinais e apresenta-se um método de classificação dos sinais que pode contribuir para a optimização da instrumentação utilizada nos sistemas robóticos. No estudo dos sinais robóticos apresentam-se várias experiências suportadas por conceitos da teoria da informação e implementadas através de uma reconstrução do espaço de estados. Assim, determina-se, experimentalmente, uma relação entre os declives das linhas de tendência dos espectros com a dimensão fractal do espaço de estados reconstruído e o correspondente tempo de atraso. Propõem-se ainda dois índices para determinação do grau das folgas em sistemas mecânicos sujeitos a oscilações periódicas. Desenvolve-se também um novo método, baseado na informação mútua, para sintonia da transformada de Fourier com janela. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,025 | Uma Abordagem Multi-Objectivo para a Inclusão da Geração Dispersa no Planeamento da Expansão da Produção de Energia Eléctrica | Energia eléctrica -- geração distribuída | Nos últimos anos a geração distribuída (GD) de energia eléctrica tem sido alvo de um intenso esforço de investigação e desenvolvimento em muitos países. O reforço desta tendência deve-se essencialmente a interesses ambientais, assim como à necessidade de diversificação da matriz energética de cada país. As políticas energéticas têm vindo a apoiar a interligação, aos sistemas de transporte e distribuição, de pequenas unidades GD de elevada eficiência e de reduzidas emissões poluentes, principalmente as baseadas em fontes renováveis. As unidades deste tipo, quando correctamente dimensionadas e localizadas na rede, resultam num conjunto de vantagens operacionais, técnicas e económicas, comparativamente com a geração centralizada. Uma vez que são localizadas junto dos pontos de consumo e se encontram distribuídas pela rede permitem a redução das perdas na rede, a redução de custos, a melhoria da qualidade da energia fornecida e uma maior disponibilidade do sistema face a interrupções da geração centralizada minimizando os seus efeitos. A localização e o dimensionamento das unidades GD na rede de distribuição pode ser efectuada através da análise de diversos aspectos: técnicos, ambientais, financeiros, sociais, etc. Assim, foi desenvolvido um modelo de programação multi-objectivo incorporando explicitamente várias dimensões que contribuem para avaliar o mérito das soluções alternativas. A natureza combinatória deste problema e o carácter conflituoso dos objectivos levou à opção metodológica por uma abordagem meta-heurística baseada no Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA II) para o cálculo das soluções não-dominadas (óptimas de Pareto). No algoritmo genético (AG) desenvolvido com base no NSGA-II é incorporado o conceito de robustez, contribuindo de forma directa para o cálculo do valor da função de aptidão associado às soluções, com a intenção de conduzir a pesquisa para soluções de melhor qualidade e mais diversificadas para a tomada de decisões. Neste trabalho apresenta-se uma metodologia para localização e dimensionamento de unidades de GD, baterias de condensadores (BCs) e disjuntores remotamente accionados (DRA) em redes de distribuição radiais de média tensão. O modelo matemático considera como funções objectivo, a minimização das perdas do sistema (determinar as potências activas e reactivas a serem injectadas nos nós da rede pelas unidades GD e BCs) e a minimização dos custos de investimento. Além do cálculo das soluções na Frente de Óptima de Pareto para este modelo com duas funções objectivo, foi acrescentado um atributo adicional, designado “potência fornecida”, a cada solução, que se destina a ajudar o agente de decisão (AD) na escolha da solução a adoptar dotando-o de mais informação relevante. Este atributo resulta de um processo de geração de avarias (baseado na taxa de avarias nos ramos da rede) e nas zonas em que se encontra dividida a rede, resultante da localização dos DRA. Estas zonas permitem a alimentação total ou parcial das cargas de forma isolada em caso de avaria num ramo qualquer da rede. Isto é, todas as zonas sem avaria e com unidades GD instaladas continuam a alimentar as suas cargas; no entanto, se a potência solicitada pelas cargas for maior do que a fornecida pelas unidades GD dessa mesma zona é realizado um deslastre de cargas por prioridades. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,028 | Classes Fonéticas Alargadas no Reconhecimento Automático de Fones | Reconhecimento automático da fala | Esta tese aborda o problema do reconhecimento automático de fones, a partir de um sinal de fala, usando o conceito de classes fonéticas alargadas. A definição automática de classes fonéticas alargadas com base na confusão entre fones é um assunto estudado neste trabalho. Contrariamente ao que é habitualmente feito, em que a definição de grupos de fones semelhantes é estabelecida por um especialista em fonética (recorrendo a conhecimentos de produção articulatória, de regras de fonologia ou de perceção auditiva), neste trabalho propõe-se um método de agrupamento de fones baseado nos resultados de um reconhecedor automático de fones. A informação de confusões entre fones é usada para definir uma métrica da distância entre eles e com ela estabelecer grupos de fones com alta probabilidade de confusão mútua. Neste trabalho apresenta-se também um estudo comparativo envolvendo vários sistemas de deteção de classes fonéticas alargadas (HMM e sistemas híbridos SVM/HMM, SVM/NMD e ANN/HMM), que permitiu tirar conclusões sobre a eficácia das várias arquiteturas nesta tarefa. De forma a otimizar o desempenho do modelo híbrido entre redes neuronais artificiais (ANN) e modelos de Markov não observáveis (HMM), foi desenvolvido um método de treino global deste sistema. Face à inexistência de um método de avaliação especificamente adequado à deteção de eventos, é proposto neste trabalho um novo método de avaliação com alinhamento temporal (AAT), o qual toma em consideração não só a sequência de etiquetas, mas também as respetivas marcas temporais. No âmbito desta tese é ainda implementado um sistema global que integra reconhecimento de classes fonéticas alargadas e de fones, melhorando as taxas de acerto finais ao nível do fone. A integração consta da atribuição de um valor de confiança (através de um peso) à informação de classes fonéticas alargadas. O conjunto de pesos ótimo é encontrado por via de um processo iterativo desenvolvido com base no paradigma do treino discriminativo e que maximiza a taxa de precisão da sequência de fones no sistema de reconhecimento. As experiências realizadas com a base de dados TIMIT confirmam que um sistema de reconhecimento de fones beneficia de representações intermédias entre o sinal de fala e os fones. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,053 | Caracterização horária de consumos de energia elétrica e previsão de curto prazo em mercados liberalizados | Previsão de Consumos de Eletricidade,Perfis de Consumo,Redes Neuronais,Máquinas de Suporte Vetorial,Análise de Sensibilidades,Electric Load Forecasting,Load Profiling,Artificial Neural Networks,Support Vector Machines,Sensitivity Analysis | O setor elétrico tem sentido alterações muito significativas nas últimas décadas. Com a reestruturação do setor elétrico tem-se assistido a um crescente envolvimento e a uma participação ativa de diferentes agentes, próprio de um setor que passou a ter as suas atividades integrantes juridicamente separadas e com condições criadas para que exista concorrência na produção e comercialização. A previsão de consumos é tradicionalmente imperiosa para o equilíbrio entre a oferta e a procura, bem como para uma rigorosa gestão e planeamento das redes elétricas de transporte e distribuição. A sua pertinência é ainda reforçada com a liberalização dos mercados, uma vez que os comercializadores pretendem dispor de ferramentas que lhes permitam estimar com acuidade a curva de procura agregada do conjunto de consumidores com quem contratualizam. Deste modo, terão uma participação mais conscienciosa em regime de mercado, procedendo a uma ajustada oferta pela quantidade de energia que satisfaça as necessidades de consumo da sua carteira de consumidores. Com a liberalização do setor, a caracterização de consumos tornou-se também uma necessidade legal para permitir o acerto de contas entre o distribuidor e os comercializadores de eletricidade, sempre que as instalações consumidoras não disponham de sistemas de medição com apropriados intervalos de integração. O uso de perfis de consumo é seguido para diferentes classes de consumidores, de modo a que o consumo total medido nos contadores tradicionais possa ser distribuído de forma coerente por diferentes períodos horários. A perspetiva de integração da informação proveniente dos perfis de consumo numa ótica de previsão tem sido pouco explorada, pelo que esta tese procura avaliar a pertinência desta informação para melhorar indicadores de previsão. O estudo explora recentes metodologias de previsão que são também bem reconhecidas na comunidade científica, como são as redes neuronais artificiais e as máquinas de suporte vetorial. O estudo é validado através da previsão de consumos para as diferentes horas do dia seguinte e recorre a dois cenários distintos: no primeiro caso em estudo é considerado um diagrama de carga simulado resultante da agregação de consumidores individuais, enquanto o segundo estudo de caso é relativo a uma saída específica de uma subestação de distribuição de 60/15kV. Os resultados de previsão apresentam erros percentuais absolutos médios da ordem dos 5% em amostras de teste para os dois estudos de caso considerados. A integração de informação proveniente da classificação de consumidores resulta no aumento da qualidade de previsão, nomeadamente em dias especiais, o que é também confirmado através da elevada dependência que os modelos usados têm a estas novas entradas. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,055 | Estratégias de aumento do potencial bioclimático de edifícios com recurso à automação : a opção pelos vidros eletrocrómicos | Bioclimatologia em edifícios,vidros eletrocrómicos,reabilitação energética de edifícios,ESP-r,desempenho energético de edifícios,Bioclimatology in buildings,electrochromic windows,energy rehabilitation in buildings,ESP-r,energy performance of buildings | A arquitetura bioclimática tem por objetivo retirar o maior proveito das características do clima, de forma a criar ambientes interiores confortáveis, minimizando o consumo de energia dos edifícios. Contudo, a eficiência das soluções associadas a este conceito é fortemente dependente dos cuidados de manuseamento e manutenção pelos utilizadores. Assim, a colocação das tecnologias atuais da automação ao serviço da bioclimatologia permitirá certamente aumentar a sua eficiência em muitos edifícios. Neste trabalho faz-se uma abordagem estruturada a dispositivos passíveis de serem controlados, tendo em atenção o tipo, a forma, a orientação e a localização do(s) edifício(s), e com particular enfoque na aplicação em fase de reabilitação. Tendo presente que o processo de reabilitação de edifícios tem normalmente restrições ao nível de alterações morfológicas, nomeadamente por serem edifícios históricos e/ou classificados, foi particularmente estudada, com recurso à simulação energética de edifícios, a aplicação e efeitos na eficiência energética e melhoria do conforto interior da tecnologia emergente de vidro eletrocrómico (EC). Para os dispositivos EC é descrito o fenómeno associado, o estado atual da tecnologia e as perspetivas de evolução num futuro próximo. A validação dos procedimentos de controlo dos vidros EC disponíveis comercialmente foi feita com recurso ao ESP-r. Numa primeira fase através do estudo de uma célula de teste e, seguidamente, com os conhecimentos adquiridos, foi analisado um estudo de caso de um edifício a reabilitar (Faculdade de Letras da Universidade de Coimbra). A metodologia de análise concebida para o estudo dos vidros EC consistiu em determinar, por simulação e para uma situação base com vidro simples, os ganhos solares e os ganhos internos de cada espaço para as estações de aquecimento e de arrefecimento e estimar as poupanças de energia resultantes da instalação de vidros EC. Dos resultados foi possível concluir que os vidros EC são uma solução efetiva para os problemas recorrentes associados ao controlo dos ganhos solares para os envidraçados das fachadas este e oeste, resultando a sua utilização num aumento do conforto térmico, com diminuição das necessidades anuais de energia para climatização. Os resultados mostram ainda que a utilização do vidro eletrocrómico controlável é claramente vantajosa na estação de arrefecimento. Conclui-se que a sua utilização para a fachada sul não é suficientemente justificada na perspetiva de comportamento energético. Genericamente concluiu-se que a utilização de vidros EC, e os critérios de controlo do vidro EC, devem ser diferenciados por tipo de edifício, nomeadamente em função do tipo de ocupação e restantes fontes de ganhos internos, das características e orientações das fachadas e da influência dos edifícios da vizinhança. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,058 | Tolerância a Falhas em Motores de Relutância Variável Comutados | Motor de relutância variável comutado,Diagnóstico de avarias,Tolerância a falhas | A tolerância a falhas, em acionamentos elétricos, constitui uma característica de extrema relevância porque permite manter a máquina elétrica em funcionamento, apesar da ocorrência de uma avaria. O conversor de potência tem merecido uma atenção acrescida por ser o elemento do acionamento de maior vulnerabilidade. O presente trabalho centra-se essencialmente na tolerância a falhas em motores de relutância variável comutados (MRVC), dando-se ênfase às avarias de circuito aberto e de curto-circuito nos interruptores de potência, por serem o tipo de avarias mais comum. Neste contexto, são apresentados dois novos métodos de diagnóstico de avarias distintos, a serem utilizados em diferentes condições de controlo da excitação das fases, considerando-se as hipóteses de controlo em malha aberta e em malha fechada, procurando-se não somente detetar a avaria como também localizá-la e, sempre que possível, identificar o elemento em avaria. Os métodos de diagnóstico de avarias desenvolvidos destacam-se dos métodos de diagnóstico propostos na literatura porque atuam de modo independente das condições de funcionamento e também porque não utilizam informação dada por sensores de tensão. As soluções desenvolvidas procuraram não aumentar de forma significativa nem a complexidade nem o custo do sistema, pelo que os métodos propostos baseiam-se maioritariamente nas variáveis usadas pelo controlador principal. Com o objetivo de manter todas as fases da máquina em funcionamento, após a ocorrência de uma avaria de circuito-aberto, apresenta-se um conversor de potência tolerante a falhas que, ao contrário dos conversores tolerantes propostos na literatura, não assenta na redundância de elementos de potência e baseia-se no conversor assimétrico de meia ponte, comummente utilizado em acionamentos baseados em MRVC. A reconfiguração da topologia do conversor, numa situação pós-falha, não implica a alteração do conversor original, sendo apenas necessário proceder-se a uma ligação apropriada, externa ao conversor assimétrico de meia ponte. Por fim, são sugeridas alterações na estratégia de controlo, numa situação de pós-falha quando se adota o conversor tolerante a falhas proposto, que visam a melhoria do desempenho da máquina mitigando os efeitos causados pela avaria. Numa fase inicial da dissertação apresentam-se os conceitos mais relevantes no que diz respeito às características de funcionamento de um acionamento baseado num MRVC, de modo a fundamentar os estudos e as análises teóricas realizadas. A análise apresentada do comportamento dinâmico do MRVC em situações de funcionamento normal e em avaria serviu de base de estudo preponderante no desenvolvimento de soluções de diagnóstico de avarias assim como de estratégias de controlo tolerante a falhas. Esta análise é sustentada em resultados de simulação sendo complementada com resultados experimentais. A validação dos métodos de diagnóstico de avarias desenvolvidos assim como a aferição da pertinência do conversor tolerante a falhas proposto e das estratégias de controlo tolerantes sugeridas é estabelecida através de resultados obtidos quer por simulação computacional quer por ensaios experimentais. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,060 | Desenvolvimento de Métodos de Detecção de Avarias e Algoritmos de Protecção para Aplicação em Sistemas de Monitorização Contínua de Transformadores Trifásicos | Engenharia Electrotécnica,Transformadores | Os transformadores são um componente vital dos sistemas de produção, transmissão e distribuição de energia eléctrica e constituem um dos maiores investimentos de capital- intensivo realizado pelas empresas do sector eléctrico. Uma avaria inesperada num transformador pode provocar prejuízos elevados, onde se incluem não só a reparação ou substituição do equipamento, mas também os custos relativos à energia não vendida e às eventuais penalidades devido ao incumprimento dos padrões de continuidade de serviço. Neste contexto, existe uma crescente exigência relativamente aos sistemas de manutenção e protecção dos transformadores, no sentido de garantir elevados padrões de fiabilidade e qualidade de serviço da rede eléctrica. Consequentemente, o desenvolvimento de novos métodos de diagnóstico de avarias e o aperfeiçoamento dos dispositivos de protecção tem merecido particular atenção por parte da comunidade científica, por forma a tentar detectar as anomalias na sua fase mais precoce e assim evitar avarias catastróficas, minimizando os danos no transformador e reduzindo o período e custos de indisponibilidade. O trabalho apresentado nesta dissertação teve como objectivo principal o desenvolvimento de métodos de detecção de avarias em transformadores trifásicos. Pretendeu-se que os métodos possam ser utilizados em sistemas de monitorização contínua já existentes ou, preferencialmente, integráveis nos dispositivos de protecção baseados em microprocessadores, por forma a conseguir um sistema de monitorização contínua de baixo custo. A dissertação começa por apresentar uma caracterização das avarias que mais frequentemente ocorrem nos transformadores e uma revisão bibliográfica sobre os métodos de diagnóstico e técnicas de detecção de avarias utilizadas nos relés de protecção. De seguida descreve-se o desenvolvimento do modelo computacional do transformador, o qual é indispensável para analisar com detalhe o seu comportamento em diversas condições de funcionamento, tais como avarias nos enrolamentos, sobrecorrentes transitórias de excitação, perturbações na tensão de alimentação ou curtos-circuitos externos. Foi aqui dada especial atenção ao processo de obtenção dos parâmetros do modelo, particularmente no que se refere à determinação da curva de magnetização em regime saturado e à caracterização das indutâncias de fugas em função da severidade e localização da avaria. Foi também tomada em consideração a influência dos transformadores de corrente no sistema de monitorização/protecção, tendo sido igualmente desenvolvido um modelo matemático destes dispositivos. Para a validação experimental dos modelos computacionais foram concebidos vários circuitos de electrónica de potência que permitem efectuar a simulação analógica das avarias e controlar os parâmetros relacionados com as sobrecorrentes transitórias de excitação. De seguida propõem-se dois métodos para detectar avarias nos enrolamentos de transformadores trifásicos. Um dos métodos utiliza a análise do espectro harmónico do módulo do Vector de Park das correntes diferenciais, revelando sensibilidade suficiente para efectuar a monitorização contínua do estado do transformador e também para executar funções de protecção nos relés diferenciais. Este método supera as principais limitações que os algoritmos de protecção convencionais apresentam, efectuando correctamente a discriminação entre a condição de avaria e as sobrecorrentes transitórias de excitação, mesmo quando a percentagem do segundo harmónico das correntes diferenciais possui valores reduzidos. O outro método baseia-se na análise dos sinais relativos às potências instantâneas diferenciais activa e reactiva. À semelhança do anterior, este método distingue correctamente as sobrecorrentes transitórias de excitação da ocorrência de avarias internas, mesmo para um valor reduzido da percentagem de segundo harmónico das correntes diferenciais. Adicionalmente, este método não é afectado pelo erro na razão de transformação, provocado pelo comutador de tensão. O método não se revela no entanto tão sensível na identificação das avarias como o anterior e apresenta menor imunidade em relação à distorção dos sinais provenientes dos transformadores de corrente. Sugere-se ainda uma possível estratégia para combinar as vantagens dos dois métodos propostos. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,066 | Contribuições para a Redução de Complexidade da Codificação Intra na Norma HEVC e Extensão 3D-HEVC | codificação de vídeo,HEVC,predição intra,análise de textura,3D-HEVC,predição inter-vista,redução de complexidade | A popularização de dispositivos eletrônicos de consumo que suportam vídeos de alta definição, tais como smartphones e câmeras digitais, constitui um obstáculo para os padrões de compressão de vídeo atuais, os quais ainda não estão aptos a suportar altas taxas de compressão, com baixa perda de qualidade e complexidade computacional aceitável. Visando resolver este problema, o grupo JCT-VC desenvolveu um novo padrão de compressão de vídeo, chamado HEVC, o qual alcança uma redução na taxa de bits consideravelmente maior quando comparado aos seus predecessores. Um dos fatores responsáveis por esse ganho em eficiência de codificação é o novo método de codificação intra adotado pelo HEVC, o qual introduz um grande número de direções de predição, melhorando o desempenho da taxa-distorção, a custo de um aumento considerável na complexidade computacional. Além disso, com os recentes avanços em tecnologia de vídeo tridimensional (3D), uma considerável expansão de sistemas de vídeo 2D para sistemas 3D tem ocorrido na indústria de multimédia e, consequentemente, a demanda por armazenamento e transmissão de conteúdo de vídeo 3D tem crescido muito. Para atender essa demanda e tirar partido do ganho em eficiência alcançado pelo padrão HEVC, o grupo JCT-3V iniciou o desenvolvimento de uma extensão 3D, chamada 3D-HEVC, a qual se encontra em fase final de padronização. Esta tese apresenta soluções algorítmicas para a redução de complexidade da codificação intra nos cenários de vista única (Singleview) e multivista (Multiview), contribuindo para reduzir de forma significativa a complexidade global do codificador HEVC e sua extensão 3D-HEVC. Foram desenvolvidos algoritmos rápidos para a decisão de modo intra do HEVC, decisão da profundidade das árvores de codificação inter-vistas, predição intra com inferência inter-vistas, codificação intra dos mapas de profundidade, e codificação intra de textura mais profundidade no contexto da extensão 3D-HEVC. Os resultados experimentais demonstraram que as soluções propostas para a codificação intra do HEVC, chegaram a alcançar uma redução de complexidade computacional de aproximadamente 40% em média, com perdas insignificantes em termos de eficiência de codificação (1,7% em BD-Rate em média) quando comparadas à codificação intra do HEVC. Além disso, a partir das soluções propostas para a codificação intra das vistas de textura e mapas de profundidade na extensão 3D-HEVC, foi possível alcançar uma redução de 26%, em média, na complexidade global do codificador 3D-HEVC, com uma perda de desempenho de 0,32% em BD-Rate em média, para as vistas originais do vídeo, e 0,45% em BD-Rate em média, para as vistas sintetizadas. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,077 | Treino não supervisionado de modelos acústicos para reconhecimento de fala | reconhecimento automático de fala,treino de modelos acústicos,conversão de grafemas para fonemas,segmentação de áudio,word-spotting | Esta tese resume os trabalhos desenvolvidos na área de processamento automático de fala com o objetivo de incrementar a quantidade de recursos linguísticos disponíveis para o português europeu. O estágio de desenvolvimento e a aplicação das tecnologias de fala para uma língua estão relacionados com a quantidade e a qualidade de recursos disponíveis por esta língua. Poucas línguas apresentam, no domínio público e livre, todos os recursos necessários para desenvolver as tecnologias de fala. A língua portuguesa, como muitas outras, tem escassez de recursos públicos e livres, o que pode dificultar o desenvolvimento e a aplicação de tecnologias de fala que incorporam esta língua. Os trabalhos descritos nesta tese apresentam uma abordagem para criar bases de dados de fala, recorrendo apenas aos recursos do domínio público e livres, partindo de sinais multimédia sem transcrições ortográficas ou fonéticas. É apresentada uma solução para aproveitar a grande disponibilidade de material multimédia existente no domínio público (podcasts por exemplo) e selecionar segmentos de fala adequados para treinar modelos acústicos. Para isso, foram desenvolvidos vários sistemas para segmentar e classificar automaticamente os noticiários. Estes sistemas podem ser combinados para criar bases de dados de fala com transcrição fonética sem a intervenção humana. Foi desenvolvido um sistema de conversão automático de grafemas para fonemas que apoia em regras fonológicas e modelos estatísticos. Esta abordagem híbrida é justificada pelos desenvolvimentos de algoritmos de aprendizagem automática aplicados a conversão de grafemas para fonemas e pelo fato do português apresentar uma razoável regularidade fonética e fonológica bem como uma ortografia de base fonológica. Com auxílio deste sistema, foi criado um dicionário de pronunciação com cerca de 40 mil entradas que foram verificadas manualmente. Foram implementados sistemas de segmentação e de diarização de locutor para segmentar sinais de áudio. Estes sistemas utilizam várias técnicas como a impressão digital acústica, modelos com misturas de gaussianas e critério de informação bayesiana que normalmente são aplicadas noutras tarefas de processamento de fala. Para selecionar os segmentos adequados ou descartar os segmentos com fala não preparada que podem prejudicar o treino de modelos acústicos, foi desenvolvido um sistema de deteção de estilos de fala. A deteção de estilos de fala baseia-se na combinação de parâmetros acústicos e parâmetros prosódicos, na segmentação automática e em classificadores de máquinas de vetores de suporte. Ainda neste âmbito, fez-se um estudo com o intuito de caracterizar os eventos de hesitações presentes nos noticiários em português. A transcrição fonética da base de dados de fala é indispensável no processo de treino de modelos acústicos. É frequente recorrer a sistema de reconhecimento de fala de grande vocabulário para fazer transcrição automática quando a base de dados não apresenta nenhuma transcrição. Nesta tese, é proposto um sistema de word-spotting para fazer a transcrição fonética dos segmentos de fala. Fez-se uma implementação preliminar de um sistema de word-spotting baseado em modelos de fonemas. Foi proposta uma estratégia para diminuir o tempo de resposta do sistema, criando, a priori, uma espécie de “assinatura acústica” para cada sinal de áudio com os valores de todos os cálculos que não dependem da palavra a pesquisar, como a verosimilhanças de todos os estados dos modelos de fonemas. A deteção de uma palavra utiliza medidas de similaridades entre as verosimilhanças do modelo da palavra e do modelo de enchimento, um detetor de picos e um limiar definido por forma a minimizar os erros de deteção. Foram publicados vários recursos para a língua portuguesa que resultaram da aplicação dos vários sistemas desenvolvidos ao longo da execução desta tese com especial destaque para o sistema de conversão de grafemas para fonemas a partir do qual publicou-se vários dicionários de pronunciação, dicionários com as palavras homógrafas heterofónicas, dicionário com estrangeirismos, modelos estatísticos para a conversão de grafemas para fonemas, código fonte de todo sistema de treino e conversão e um demonstrador online. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
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