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- Aumento de Capacidade de Linhas Aéreas de Alta TensãoPublication . Silva, Nuno Miguel de Deus Anselmo; Nogueira, Teresa Alexandra Ferreira Mourão PintoO Trabalho desenvolvido nesta dissertação decorreu no âmbito do estágio curricular, realizado na Painhas SA, no seu departamento de projeto. A empresa teve a adjudicação, por parte de Promotores (Eólico e Biomassa), de contratos de projeto e construção para o aumento de capacidade de transporte (Uprating) de linhas áreas de Alta Tensão existentes, que depois de projetados e aprovados pela E-Redes são licenciados na DGEG pela E-Redes. Assim, existiu a necessidade por parte da empresa de desenvolver esta vertente de projeto (Uprating), estabelecendo uma metodologia para a otimização dos ativos existentes da Rede de Distribuição e Transmissão. O objetivo deste estudo focou-se na análise dos métodos existentes para o aumento de capacidade destes circuitos, especificamente em linhas aéreas de alta e muita alta tensão, através de aumento da operação térmica do condutor existente (Uprating) ou da substituição do condutor existente por outro com tecnologia superior, mas de forma a não substituir os apoios existentes ou reforçá-los significativamente, reduzindo assim os custos inerentes ao tempo de cortes de corrente para a construção. Um dos projetos adjudicados à Painhas SA foi alvo deste estudo, onde depois de realizados estudos comparativos de três opções de cabos condutores com diferentes tecnologias (AAAC, ACCC e ACCR) ao nível dimensional, cálculos elétricos e mecânicos, foi concluído que o cabo condutor compósito ACCC foi a melhor opção tanto técnica como económica. Esta opção coincidiu com a escolha da E-Redes para o aumento de capacidade para este projeto. Foi também desenvolvida uma ferramenta de cálculo em MS Excel que facilita a análise comparativa para a tomada de decisão, que de uma forma rápida, através da introdução de opções e dados complementares, permite analisar a viabilidade técnica e económica do aumento de capacidade requerido, antes de passar a uma fase de detalhe do projeto.
- Comparação de modelos lineares elásticos e hiperelásticos em métodos numéricos para a previsão de resistência estática de juntas adesivasPublication . Domingos, José Eduardo Didier; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesAs juntas adesivas ligadas por adesivos estruturais são frequentemente analisadas usando modelos de materiais elásticos e elástico-plásticos. Atualmente, os adesivos flexíveis são utilizados em aplicações estruturais. Os modelos de materiais utilizados para adesivos estruturais nem sempre são adequados para adesivos flexíveis. Modelos de materiais hiperelásticos têm se mostrado adequados para modelar adesivos flexíveis. O Método dos Elementos Finitos (MEF) é uma técnica bem aceita para modelar e analisar juntas adesivas. Softwares comerciais de MEF já possuem pacotes hiperelásticos, mas as aplicações, deste modelo material, a juntas adesivas é ainda pouco estudado. Recentemente, métodos sem malha foram introduzidos nesse campo. Embora, a natureza dos métodos sem malha os torne atrativos para a análise de adesivos flexíveis e das juntas adesivas ligadas por eles, não existem este tipo de análises na literatura. Vários modelos hiperelásticos estão disponíveis. Um deles, o modelo de Ogden, pode representar vários modelos por meio da conversão de seus parâmetros. Portanto, a implementação do modelo de Ogden é mais versátil. Neste trabalho, os adesivos estudados foram modelados pelo modelo hiperelástico de Ogden, e comparado com Natural Neighbour Radial Point Interpolation Method (NNRPIM), para analisar juntas de sobreposição simples (JSS) com diferentes comprimentos de sobreposição (𝐿0). A caracterização das constantes hiperelásticas foi feita através de dados experimentais de provetes maciços dos adesivos SikaForce® 7752 e Araldite® 2015. Realizaram-se análises numéricas de JSS ligadas com adesivos flexíveis através MEF e o NNRPIM, ambos considerando elasticidade linear. Como ambos os casos de elasticidade parecem concordar com a forma da distribuição de tensões, eles foram comparados. Com este trabalho, foi possível concluir que o modelo de material hiperelástico é mais adequado para analisar adesivos flexíveis. O modelo de material proposto prevê corretamente o comportamento da junta adesiva e mostrou aumentar a capacidade de a junta suportar carga. Além disso, ele representa melhor o efeito da ductilidade do material e o aumento do 𝐿0 corresponde a um aumento no pico de tensão, mas, ao contrário do modelo elástico linear, não é linearmente proporcional.
- Apoio à Tomada de Decisão Multicritério Aplicada à Economia CircularPublication . Fernandes, Filipa Maria Silva; Pereira, Maria Teresa RibeiroA economia circular é um modelo de desenvolvimento sustentável que visa reduzir o desperdício e a poluição, mantendo os materiais em uso pelo maior tempo possível através da reutilização, recuperação, reparação e reciclagem. A economia circular é importante para a sustentabilidade do planeta e para o bem-estar das populações. No contexto industrial, a economia circular pode ser aplicada por meio da escolha de estratégias que visam reduzir o desperdício e a poluição. Considerando que no contexto das opções estratégias para alcançar economia circular numa área industrial a tomada de decisão é multicritério, o uso de metodologias multicritério podem ser utilizadas para suportar a escolha de estratégias mais sustentáveis. Essas metodologias permitem avaliar diferentes alternativas face a critérios de carácter quer qualitativo quer quantitativo, como o impacto ambiental, o custo e a eficácia, para selecionar a melhor opção. Foi criado um modelo multicritério para avaliação de estratégias para economia circular usando o método AHP e aplicado num contexto real industrial da indústria automóvel, na secção de pintura. O processo real foi analisado, foram pesquisadas e analisadas com os decisores várias alternativas de opções estratégias e seu impacto na empresa face a recursos disponíveis. Assim, foram definidas as alternativas estratégicas, como a utilização de tintas à base de água que não contêm solventes, robotização da seção o que impacta numa redução de recursos gastos e respetivo desperdícios, utilização de energias alternativas no processo. Foram definidos os critérios relevantes para a avaliação e seriação das alternativas definidas usando o método AHP. Os resultados obtidos permitiram obter um ranking para as estratégias de economia circular a aplicar à secção de pintura, ajudando a empresa na perceção do impacto das mesmas no alcance de maior sustentabilidade. Foi realizada uma análise de sensibilidade dos resultados obtidos pelo AHP que permite ver as amplitudes de variação para que as posições se alterem.
- Towards the simulation of cooperative perception applications by leveraging distributed sensing infrastructuresPublication . Oliveira, Miguel Ferreira; Severino, Ricardo Augusto Rodrigues da SilvaWith the rapid development of Automated Vehicles (AV), the boundaries of their function alities are being pushed and new challenges are being imposed. In increasingly complex and dynamic environments, it is fundamental to rely on more powerful onboard sensors and usually AI. However, there are limitations to this approach. As AVs are increasingly being integrated in several industries, expectations regarding their cooperation ability is growing, and vehicle-centric approaches to sensing and reasoning, become hard to integrate. The proposed approach is to extend perception to the environment, i.e. outside of the vehicle, by making it smarter, via the deployment of wireless sensors and actuators. This will vastly improve the perception capabilities in dynamic and unpredictable scenarios and often in a cheaper way, relying mostly in the use of lower cost sensors and embedded devices, which rely on their scale deployment instead of centralized sensing abilities. Consequently, to support the development and deployment of such cooperation actions in a seamless way, we require the usage of co-simulation frameworks, that can encompass multiple perspectives of control and communications for the AVs, the wireless sensors and actuators and other actors in the environment. In this work, we rely on ROS2 and micro-ROS as the underlying technologies for integrating several simulation tools, to construct a framework, capable of supporting the development, test and validation of such smart, cooperative environments. This endeavor was undertaken by building upon an existing simulation framework known as AuNa. We extended its capabilities to facilitate the simulation of cooperative scenarios by incorporat ing external sensors placed within the environment rather than just relying on vehicle-based sensors. Moreover, we devised a cooperative perception approach within this framework, showcasing its substantial potential and effectiveness. This will enable the demonstration of multiple cooperation scenarios and also ease the deployment phase by relying on the same software architecture.
- Carregadores de Baterias off-Board de Veículos ElétricosPublication . Antunes, José Miguel da Silva Torres; Ferreira, Abel António de AzevedoAs exigências regulamentares, em conjunto com as preocupações sociais com os aspetos e impactos ambientais, bem como o comprometimento da UE, para atingir a neutralidade carbónica até 2050 e redução da emissão de gases poluentes, tem motivado fortemente a proliferação dos Veículos Elétricos (VE). Apesar das inúmeras vantagens associadas aos VEs, é de notar que a estrutura das infraestruturas elétricas ainda não está suficientemente habilitada para fornecer energia a todos os veículos, com o constante crescimento dos VEs e substituição dos veículos a combustão. Por outro lado, os VEs ainda apresentam autonomias bastante baixas. Neste sentido torna-se essencial o desenvolvimento de novas infraestruturas de carregamento, para acompanhar o constante crescimento e que uma boa parte das infraestruturas permita carregamento rápido, de modo a contrabalançar, o problema da autonomia e dos tempos de espera e carregamento associados a estes veículos. Neste sentido a presente dissertação, visa primeiramente efetuar uma contextualização do tema, com a apresentação dos diferentes tipos de carregadores e modos de carregamento que a IEC 61851 estabelece, assim como, analisar diferentes soluções comerciais de diferentes fabricantes, as diferentes cadeias de conversão associadas aos carregadores, apresentação de algumas topologias de conversores DC/DC isolados utilizadas neste âmbito e seleção do conversor a ser utilizado na segunda parte do trabalho. Esta segunda parte encarregará o desenvolvimento do modelo matemático e elétrico do conversor, bem como a criação de um programa de controlo do mesmo no software DAVE, o estudo do controlo em malha aberta do conversor e desenvolvimento do modelo físico e real. Esta segunda parte também engloba o desenvolvimento e utilização de modelos de simulação para o controlo em malha fechada do conversor, bem como a implementação de alguns testes práticos face aos componentes utilizados.
- Medição das emissões de metano numa estação de tratamento de águas residuaisPublication . Carneiro, Maria Inês Monteiro; Domingues, Valentina Maria FernandesO presente relatório aborda a crescente preocupação ambiental das estações de tratamento de águas residuais, identificadas como potenciais fontes de emissão de gases de efeito de estufa (GEE). O foco principal deste estudo é a medição das emissões de metano em várias etapas do tratamento da estação de tratamento de águas residuais de Paço de Sousa, da empresa SIMDOURO. Este estudo iniciou-se com uma pesquisa sobre métodos de amostragem e quantificação de GEE, metano e óxido nitroso. Seguiu-se a recolha de amostras pontuais das fases líquida e gasosa (usando sacos Tedlar) em pontos selecionados do processo de tratamento, e a medição de metano por cromatografia gasosa com detetor de ionização de chama. A curva de calibração considerada mais apropriada para este estudo apresenta um limite de deteção de 6,67×10-4 mg, um limite de quantificação de 2,22×10-3 mg, um desvio padrão de 2,29×105 µV, um coeficiente de correlação de 0,978 e a seguinte equação de reta Área do pico =1,03×109×massa de metano –7,19×105 . Nas amostras gasosas obtiveram-se os seguintes níveis de metano para a obra de entrada, gradagem, SEDIPAC 3D, reator biológico em arejamento, espessador gravítico e biofiltro: 0,003, 0,009, 0,0021, 0,0018, 0,090 e 0,074 mg/L respetivamente. Nas amostras líquidas se mediram níveis de metano para a obra de entrada, gradagem, SEDIPAC 3D, reator biológico em arejamento e espessador gravítico, respetivamente de 0,118, 0,021, 0,376, 0,001 e 0,648 mg/L. Verificando-se que a etapa em que se registou maior concentração de metano foi o espessador gravítico, nas amostras gasosas e líquidas. Atualmente, a empresa utiliza um método de cálculo baseado em fatores de emissão para estimar as emissões de metano e óxido nitroso, que estima que as emissões para o ano de 2022 tenham sido de 9647 kg CO2 equivalente/ano. A partir dos resultados da amostragem em fase gasosa, foram estimados fatores de emissão individuais para cada etapa do tratamento, tendo-se obtido para a obra de entrada, gradagem, SEDIPAC 3D, reator biológico em arejamento e espessador gravítico: 1,53×10-4 , 1,67×10-4 , 1,10×10-3 , 1,34×10-4 kg de metano/ t SST e 1,98×10-4 kg de metano/ t ST, respetivamente.
- Desenvolvimento de aromas para aplicação em produtos alimentaresPublication . Gaspar, Maria João Rodrigues; Ferreira, Maria João Dantas RamalhosaA globalização e a modernização conduzem ao aumento da demanda pela inovação tecnológica e pela alta competitividade, o que leva a Frulact e a Frusenses a quererem melhorar constantemente a qualidade dos seus produtos, mantendo um preço competitivo. Esta foi a motivação para a origem desta dissertação, que tem como principal objetivo o desenvolvimento de um aroma de café e um aroma natural tipo café. O desenvolvimento dos aromas a café dividiu-se em três etapas: a seleção das matérias primas, a sua descrição e avaliação e, por último, a formulação do aroma. Para o desenvolvimento do aroma de café foi utilizado o método do contratipo. Já no desenvolvimento do aroma natural tipo café foi realizada uma pesquisa bibliográfica. No método do contratipo, a seleção das matérias-primas foi realizada recorrendo à cromatografia gasosa acoplada à espetrometria de massa (GC-MS), de forma a identificar os compostos voláteis presentes num aroma já comercializado por uma empresa concorrente. Durante o estudo foram realizados diferentes ensaios, com diferentes proporções de matérias primas. Neste método recorreu-se também a uma análise sensorial usando testes triangulares para determinar as diferenças entre o aroma desenvolvido e o aroma padrão. Para o desenvolvimento do aroma natural tipo café, a seleção das matérias-primas foi realizada com base na revisão bibliográfica dos possíveis compostos voláteis presentes no café. A matriz selecionada para a aplicação das formulações desenvolvidas foi o iogurte de base látea. Foram desenvolvidas onze formulações para o aroma de café (Formulações A) e seis formulações para o aroma natural tipo café, com base em compostos voláteis naturais (Formulações B). No desenvolvimento do aroma de café (Formulações A) não foi suficiente validar as diferenças existentes entre o aroma desenvolvido e o aroma padrão por GC-MS, tendo sido aprovada a Formulação A11 recorrendo a um teste triangular com uma percentagem total de respostas corretas de 40 %. O preço das matérias-primas nesta formulação é de 4,3 €/kg, ficando a aplicação final do aroma com um custo de 0,0043 €/kg (com uma dosagem de 0,1 %). A seleção das matérias-primas para o desenvolvimento do aroma natural tipo café (Formulações B) foi dificultada pela diversidade de compostos voláteis presentes no café. Foram aprovadas duas formulações, as Formulações B3 e B6, em que o preço das matérias primas por kg de aroma é de 4,7 € para a Formulação B3 e de 38,4 € para a Formulação B6. Uma vez que ambas as formulações são doseadas a 0,1 %, o aroma na aplicação final tem um custo de 0,0047 €/kg e de 0,0384 €/kg, respetivamente.
- Quantificação do carbono equivalente na construção metálica e mistaPublication . Pereira, Júlio Torre Onofre; Brandão, José Augusto de Sousa FerreiraNos últimos anos a concentração de dióxido de carbono resultante de toda a atividade humana, tem aumentado drasticamente, deixando o planeta em alerta para as alterações climáticas. Em 2021 o setor da construção produziu cerca de 37% das emissões globais de CO2 relacionadas com o uso de energia, o que leva à necessidade de desenvolver uma metodologia de quantificação e redução das emissões de CO2 em edifícios/infraestruturas. Esta dissertação tem como objetivo aprofundar o tema da quantificação e redução do carbono equivalente na construção metálica e mista. Recorreu-se a uma pesquisa detalhada tanto da literatura existente como dos prováveis avanços a esperar da investigação científica, baseada nos resultados de pesquisa publicados nos últimos anos. A avaliação do ciclo de vida é atualmente o método mais aceite para quantificar o carbono equivalente ao longo de toda a vida útil de um edifício. É um método bastante complexo que ainda apresenta algumas limitações e imprecisões, baseado essencialmente nas declarações ambientais de produto encontradas em bases de dados. Nesta dissertação o método de cálculo é desenvolvido e apresentado, com base nas informações obrigatórias nas declarações ambientais, dos certificados de sustentabilidade e nas metas de diminuição de carbono equivalente. São quantificadas as emissões de dois casos de estudo, segundo o cálculo desenvolvido. As utilizações de materiais reciclados apresentam uma redução de 60% relativamente a materiais não reciclados. Um dos casos de estudo mostra que existem grandes benefícios a retirar da realização de projetos com objetivos específicos com a diminuição da pegada de carbono. Exemplificando com a substituição da cobertura metálica por uma cobertura de madeira, que resultou numa diminuição de até 10%.
- Numerical Thermomechanical Analysis of Scarf Adhesive JointsPublication . Sousa, Jorge Augusto Dias; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesGiven the industrial demands presented nowadays, adhesive bonding is a concept that goes towards the needs of the future. It is a process that is evolving too fast in order to keep up with it. It is replacing other traditional methods, not only because of its improved stress distribution and improved stiffness, but also because it can be used in high strength and lightweight structures at lower cost and easier production, among other advantages. Adhesive joints can come in different formats such as lap joints, butt joints or strap joints, just to name a few. The scarf adhesive joint belongs to the butt joints type configuration and it allows smoother surfaces, and some research has been done to this type of joint. Most structures must endure challenging conditions and temperature can be a disruptor of performance. Thus, this dissertation aims to study the effect of temperature in adhesive joints and understand the material and geometric factors that can influence it. The focus will be on scarf adhesive joints in a numerical thermo-mechanical analysis. Temperature has a significant effect on the adhesive and on the interface of the adhesive joint. The thermal effects will be studied in scarf joints with various scarf angles, from 3.43° to 45°, with three different adhesives, the Araldite® AV138 (brittle epoxy), the Araldite® 2015 (reasonable ductile epoxy) and the Sikaforce® 7752 (ductile polyurethane). With the support of the Abaqus software and cohesive zone modelling, a two-step thermo-mechanical analysis will be used to determine the temperature effects and understand the respective joint behaviour. The main conclusions of the present work are as follows: • The lower the scarf angle, the higher the bonded area; therefore, the joint strength increases; • The higher the temperature, the higher the joint displacement to failure; • Temperature also influenced stress levels (both shear and peel), and this effect is more noticeable as scarf angles are increased; • Temperature does not affect maximum force; • Cohesive Zone Modelling is a precise technique in predicting strength of various joint configurations and adhesives.
- Modelações geológico-geotécnico tridimensionaisPublication . Silva, João Pedro Campos da; Mendonça, António Agostinho MartinsO presente trabalho tem como tema as modelações geológico-geotécnicas tridimensionais, onde o principal objetivo era avaliar a capacidade destes modelos na limitação de ricos e otimização de custos em projetos geotécnicos. Começou por se fazer um breve levantamento dos softwares de modelação 3D, com maior importância no mercado atual, ilustrando-os com três aplicação reais. O Autodesk Civil 3D foi a ferramenta selecionada para o desenvolvimento da investigação. Em trabalhos com grandes volumes de dados, a padronização de resultados é um aspeto que revela grande importância, permitindo harmonizar as interações entre todas as informações disponíveis. O formato de dados da AGS foi escolhido pela sua versatilidade e suporte pelo software selecionado. Fruto de uma exaustiva experimentação prática, desenvolveu-se um procedimento baseado na extensão Geotechnical Modeler. Este inicia-se com o zonamento geológico geotécnico e a criação da base de dados em formato padronizado. Segue-se a criação automática do modelo 3D, realizando-se os devidos ajustes. A campanha de prospeção geológico-geotécnica realizada no âmbito da construção do Shopping Cidade do Porto, foi o caso de estudo aplicado. Um total de 34 furos de sondagem complementados por ensaios SPT foram tratados de acordo com a metodologia. Quatro zonas geológico-geotécnicas foram propostas. Um primeiro modelo 3D foi gerado, porém, devido à existência de algumas incoerências interpretativas e ao facto do edifício em projeto ser mais abrangente que o modelo, um segundo foi elaborado. Realizaram-se algumas correções e extrapolaram-se dados, para que o modelo envolve-se todo o edifício. A comparação entre os perfis automáticos, conseguidos a partir do modelo gerado, e os perfis convencionais, expôs que embora os convencionais apresentem maior pormenorização, estes não têm qualquer influência das sondagens adjacentes. Esta revelou-se a grande vantagem da metodologia, trabalhando os dados como um conjunto, atingindo assim maiores precisões e, consequentemente, capaz de minorar os riscos associados, aprimorando a otimização.