II. Componente Politécnica
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Percorrer II. Componente Politécnica por Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) "07:Energias Renováveis e Acessíveis"
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- Análise energética de edifícios públicos com auxílio de ferramentas de diagnóstico e medidas de melhoria: caso de estudo do Teatro das Figuras em FaroPublication . Antão, Miguel Augusto dos Santos; Sequeira, Claúdia; Monteiro, JânioAtualmente, a extrema urgência ambiental, a necessidade que temos em diversificar as fontes de energia, sermos mais sustentáveis, e amigos do ambiente, complementados com a subida dos preços da energia, leva a que haja um aumento da procura de soluções de melhoria na eficiência energética de edifícios, bem como na utilização de técnicas e métodos de diagnóstico que nos auxiliem na tomada de decisões. Entre as técnicas utilizadas, a análise de vibrações e a termografia são métodos de ensaio não destrutivos, rápidos e de custos reduzidos que fornecem resultados imediatos muito precisos sobre o estado atual de funcionamento dos equipamentos. Um dos objetivos do presente trabalho é fornecer uma visão dos benefícios e dificuldades da utilização destes métodos, no entanto, a termografia terá um destaque maior na análise energética de edifícios, como ferramenta de auxílio e diagnóstico de anomalias. Pretende-se demonstrar que a utilização da termografia pode ser um importante indicador para a manutenção preditiva dos edifícios públicos. Após a avaliação do desempenho energético do edifício e na identificação dos grandes consumidores de energia, é feita uma caraterização do perfil de utilização de acordo com o histórico e previsão futura dos espetáculos, onde serão elaboradas propostas de melhoria para a redução dos consumos de energia elétrica. Serão estudadas e propostas fontes de energia alternativas, entre as quais, através da colocação de painéis fotovoltaicos, painéis fotovoltaicos com sistema de acumulação de energia; Como objetivo final, pretende-se apresentar um conjunto de melhorias com base na análise do retorno do investimento e avaliar o impacto da utilização da termografia neste tipo de estudos.
- An automation system for predictive maintenance of electric machines applied to pumping systemsPublication . Azinheira, Gonçalo José de Sousa; Semião, Jorge Filipe Leal CostaThis thesis presents the development and implementation of an automation system for predictive maintenance of electric machines in pumping systems. The work integrates Industry 4.0 technologies such as IoT devices, machine learning algorithms, and advanced sensor systems to enhance the reliability and efficiency of industrial operations. A complete test bench was developed, featuring an electric pump, water reservoir, automation and control board, energy meter, vibration sensors, pressure sensors, motorized valves, and temperature sensors, allowing automated test procedures including fault-injection behaviors through valve control. The research bridges the gap between theoretical models of predictive maintenance and their practical implementation in industrial environments, emphasizing the importance of automation and data-driven decision-making. The core achievements include the successful development and deployment of a system capable of real-time data acquisition, advanced vibration analysis, and fault prediction using machine learning. A detailed analysis was conducted to determine optimal data processing procedures prior to analysis, and automation-based sensors were integrated with electronic-based sensors in a unified predictive maintenance system. Machine learning algorithms demonstrated the feasibility of implementing predictive maintenance within standard automation pumping systems by successfully predicting faults induced in the test pump. The developed system not only reduces unexpected failures but also aligns with modern demandsfor sustainability and operational efficiency. By combining data acquisition, real-time analysis, and predictive modeling, the research offers a comprehensive approach that can be adapted across various industries reliant on electric machines.
- Avaliação qualidade do ar e conforto térmico em espaços ventilados comsistemas de jatos descendentesPublication . Mestre, Ricardo José Mendes; Conceição, EusébioNeste trabalho é feita a avaliação integral do conforto térmico e qualidade do ar de uma sala de informática virtual. Esta sala de informática foi criada tendo como base a câmara experimental existente no Campus de Gambelas da Universidade do Algarve. O estudo consiste numa simulação para o período do verão considerando uma temperatura ambiente exterior de 35ºC. Para as condições interiores foi considerada uma temperatura média de 25ºC e uma humidade relativa média de 50%. A sala de informática terá uma ocupação de 6 pessoas, com uma taxa metabólica de 1 met e um vestuário de 0,5 clo. A climatização e renovação de ar será assegurada por um sistema de condutas de jatos descendentes composto por 6 difusores de insuflação e 6 difusores de extração. Para efetuar a avaliação do conforto térmico e qualidade do ar recorre-se a quatro ferramentas distintas de cálculo numérico: Modelo de dimensionamento do sistema de condutas, Modelo do comportamento térmico de edifícios, Modelo de simulação de escoamento no interior de espaços e o Modelo de simulação da resposta térmica do corpo humano. Estas ferramentas de cálculo numérico serão encadeadas de maneira obter os dados necessários para executar o cálculo do ADI (Air Distribution Index). De uma forma generalizada a geometria criada para a sala de informática obtém bons resultados ao conciliar a componente de conforto térmico e qualidade do ar, tendo como desvantagem o desconforto térmico local na zona da cabeça devido ao posicionamento dos difusores.
- Desempenho energético de edifícios: para além da certificação regulamentar. Uma abordagem de medição e verificação com recurso a tecnologia IoTPublication . Babynyuk, Volodymyr; Miguel, Raul Lana; Lam, RobertoA recente volatilidade verificada nos preços da energia final e a existência de um parque edificado antigo e com baixa qualidade térmica das envolventes tem vindo a colocar dificuldades a quem tem de gerir orçamentos onde a rubrica energia assume uma proporção cada vez maior. O sistema de certificação energética em edifícios (SCE) foi implementado em Portugal em 2006 [1, 2, 3] fruto de um longo caminho legislativo que teve início nos anos 90 e da evolução das respetivas diretivas europeias na matéria (EPBD [4, 5, 6, 36]). Como consequência deste processo, desde 1 de janeiro de 2009, todos os edifícios de habitação, comércio e serviços, são obrigados a ter o seu desempenho energético traduzido na forma de diversos indicadores, representados nos respetivos certificados energéticos (CE). A tarefa de estimar um valor anual de energia final para um determinado edifício, ou fração autónoma, requer uma análise exigente e multidisciplinar. Contudo, a maior parte das frações autónomas já foi avaliada no âmbito do SCE e possui informação relevante no respetivo certificado energético. Apesar desta informação ser mais utilizada para apoio à decisão de compra ou arrendamento do imóvel, é possível, através de uma abordagem de M&V, torná-la útil para apoio à gestão e monitorização dos consumos de energia final e implementação de medidas de melhoria de eficiência energética (MMEE) com investimentos associados. Os aspetos ligados ao tema da avaliação do DEE são abordados através da realização de um estado da arte. São igualmente aproveitadas, as recomendações mais relevantes para definir a metodologia adotada para o caso de estudo selecionado.
- Sistema inteligente de controlo da temperatura da água de piscina utilizando energias renováveisPublication . Carvalho, Jailson Pereira de; Cabrita, Cristiano; Monteiro, JânioDesde há alguns anos atrás e atualmente muito se fala das alterações climáticas como um fator que põe em risco a qualidade de vida das pessoas. Uma das causas que tem provocado essas mudanças é o uso da energia produzidas por fontes não renováveis provocando a emissões de gazes do efeito de estufa. Ao investir em geração proveniente de energias renováveis está-se em simultâneo a proteger a qualidade de vida das pessoas, a evitar as emissões de gazes de efeito de estufa e a reduzir custos financeiros, por representarem fontes de energia mais baratas em comparação com os combustíveis fósseis. O presente trabalho teve como finalidade através do uso de fontes de energia renováveis desenvolver um algoritmo com o objetivo de coordenar o funcionamento de um conjunto de equipamentos de geração de energia térmica e de armazenamento térmico, para ajustar a temperatura da água de piscinas exteriores, de acordo com as necessidades do utilizador. Para tal, o algoritmo utiliza informações recolhidas por um conjunto de sensores e previsões de variáveis meteorológicas, que são depois combinadas num contexto de otimização. A metodologia adotada passou pelo desenvolvimento de um algoritmo baseado no princípio de Model Predictive Control no qual é fundamental possuir antecipadamente o comportamento isolado das diferentes fontes de energia quando aplicadas ao sistema, garantindo desta forma a capacidade de fazer uma previsão da saída do sistema nas mais diversas combinações das fontes de energia. O trabalho desenvolvido permite ao utilizador monitorizar, alterar e ajustar a temperatura da água na piscina através da utilização de uma plataforma web e de uma Interface Homem Máquina (HMI) que combinadas permitem a interação entre o utilizador e o algoritmo.
- Sustentabilidade energética em infraestruturas aeroportuáriasPublication . Domingos, Anselmo Luís; Oliveira, Luís Manuel deO presente relatório de estágio documenta o trabalho desenvolvido na ANA - Aeroportos de Portugal, focando-se no desenvolvimento de um sistema de painéis fotovoltaicos adaptado ao diagrama de carga do Aeroporto Gago Coutinho. O objetivo deste modelo visa otimizar a produção de energia ao longo do dia, sem comprometer de forma significativa o pico de produção. Foram utilizados sistemas computacionais, como o PVGIS e o SAM, além de um sistema de teste experimental, para realizar simulações que quantificam a produção de energia fotovoltaica. Os dados foram processados em MATLAB para calcular a variação da produção de energia em diferentes cenários e identificar as respetivas relações causa-efeito. Durante o estágio, foi também acompanhada a substituição de lâmpadas convencionais por tecnologia LED, com o intuito de aumentar a eficiência energética e reduzir os custos operacionais. Este processo envolveu a seleção de tecnologias adequadas, promovendo a sustentabilidade nas instalações do aeroporto. Outro projeto relevante foi a remodelação de um posto de transformação, que incluiu a escolha de novas tecnologias para substituir equipamentos, bem como a definição da sua disposição, considerando a expansão das infraestruturas do edifício. Esse trabalho colaborativo visou melhorar a eficiência e funcionalidade das instalações. Além disso, o relatório aborda a participação no programa AFIF, cujo objetivo é a substituição de equipamentos movidos a combustíveis fosseis por alternativas elétricas, em alinhamento com as políticas de descarbonização da União Europeia. As implementações bem-sucedidas desses projetos representam um passo importante em direção à sustentabilidade ambiental e energética dos aeroportos portugueses, contribuindo para um futuro mais sustentável.
- Thermal performance experimental study of a robust funnel solar cooker using an enhanced evaluation methodPublication . Ruivo, Celestino; Azize, Semaan; Apaolaza-Pagoaga, Xabier; Carrillo-Andrés, AntonioThe Pucca solar cooker is a domestic funnel-type cooker, constructed of concrete and silvered glass mirrors. Its robust construction allows it to be kept outside permanently, in all weather conditions. However, its reflectors may gradually degrade over time, leading to diminished performance. To assess this issue, six Pucca cookers were tested side by side using a water load of 2 kg in each cooker. Two of the cookers had new mirrors, two had minimally degraded mirrors, and two had badly degraded mirrors. Non-linear efficiency curves were determined by a suitable enhanced evaluation method. Small differences were noted between the efficiency curves of the four cookers with the least degraded reflectors. By contrast, the points of maximum efficiency for the two cookers with badly degraded reflectors amounted to only about 70% of the value seen in the other cookers. The impact of this degradation on performance is illustrated by the figures predicted using the enhanced procedure, where the measured temperature data were fitted to a second-order polynomial with a time-dependent exponential term to derive nonlinear efficiency curves. The best performing cooker is expected to boil 2 kg of water in about three hours when the ambient temperature is 20 ◦C and the solar irradiance is 700 Wm 2, and in only 1.4 h when the ambient temperature is 30 ◦C and solar irradiance is 1000 Wm 2. The two cookers with badly degraded mirrors could not boil 2 kg of water at all under either of those conditions. The enhanced method is reliable.