Controle multivariável aplicado a uma coluna de alta pureza com recompressão de vapor.

Os processos industriais são sistemas multivariáveis (MIMO) que consistem de múltiplas variáveis de entrada e múltiplas variáveis de saída, onde a interação entre essas variáveis é uma característica inerente desses processos. A identificação do modelo nesse tipo de processo é uma etapa importante na implementação do sistema de controle, principalmente quando se trata de controladores MPC, os quais incorporam um modelo explícito do processo. O procedimento de identificação realizado neste trabalho propõe uma abordagem diferente da que se tem visto na literatura. Enquanto o mais comum é estimular as variáveis manipuladas, a nova abordagem proposta visa estimular o processo a partir de perturbações nos setpoints das variáveis controladas, em malha fechada, com o intuito de se obter uma melhor avaliação dos efeitos das variáveis controladas e manipuladas. A proposta deste trabalho é comparar duas estratégias de controle: uma estratégia de controle clássico e uma estratégia de controle multivariável baseado em modelo (MPC). O estudo de caso é uma coluna de separação propeno/propano de alta pureza com recompressão de vapor. Quando comparado o controle descentralizado com o controle MPC, observa-se que o MPC apresenta melhores resultados, afirmação esta, baseada nos valores do índice de desempenho IAE (Integral Absolute Error) para as duas propostas analisadas.Industrial processes are multivariable systems (MIMO) consisting of multiple input variables and multiple output variables, where the interaction between these variables is an inherent characteristic of these processes. The model identification in this type of process is an important step in the implementation of the control system, especially when it comes to MPC controllers, which incorporate an explicit process model. The identification procedure performed in this research proposes a different approach to what has been seen in the literature. While the most common is to stimulate the manipulated variables, the proposed new approach aims to stimulate the process from disturbances in the setpoints of the controlled variables, closed loop, in order to obtain a better assessment of the effects of controlled and manipulated variables. The purpose of this study is to compare two control strategies: A classic control strategy and a multivariable control strategy based on model (MPC). The case study is a column separation of propylene / propane with high purity vapor recompression. When compared with the decentralized control the MPC control, it is observed that the MPC performs better, this statement, based on the values of IAE performance index (Integral Absolute Error) for the two proposals analyzed.Cape

Recuperação de calor residual na indústria cerâmica

Mestrado em Sistemas Energéticos SustentáveisEste trabalho tem como objetivo principal constituir um contributo para a sistematização e análise das diferentes opções disponíveis para a recuperação de calor residual na indústria cerâmica, através do desenvolvimento e aplicação de uma metodologia para a incorporação eficiente de tecnologias de recuperação de calor residual. Com base na revisão da literatura, a metodologia proposta fornece bases para a identificação e caracterização das fontes de calor residual presentes na indústria cerâmica, bem como apresenta a revisão e análise de aplicabilidade das tecnologias de recuperação de calor mais comuns e inerentes a este sector. A demonstração e aplicação da metodologia proposta foi desenvolvida no âmbito de um estágio extracurricular numa unidade fabril portuguesa do setor cerâmico - TopCer - integrado no programa Galp 202020@UA. O estudo de caso desenvolvido revelou a importância da recuperação de calor como uma das ferramentas para a melhoria da eficiência energética no sector cerâmico no sentido de obter uma vantagem competitiva. A revisão bibliográfica sobre recuperação de calor demonstrou que esta área do conhecimento tem apresentado um crescimento significativo em termos de número de publicações quase duplicando em número de 2011 para 2012, o que ilustra o crescente interesse da comunidades científica e tecnológica por este tema. A metodologia proposta tendo o setor da indústria cerâmica como ponto de partida, é suficientemente robusta para poder ser facilmente adaptada a outras indústrias que procuram soluções de poupança de energia através da valorização de calor residual.This work aims to be a contribution to the systematization and analysis of the different options available for waste heat recovery in the ceramic industry, through the development and application of a methodology for incorporating efficient technologies in waste heat recovery in the industrial process. Based on a review of the literature, the proposed methodology provides the bases for the identification and characterization of waste heat sources in the ceramics industry, and presents a review and analysis of the applicability of the available technologies for heat recovery, most common and inherent in this sector. The demonstration and application of the proposed methodology was developed at a Portuguese ceramic manufacturing unit – TopCer – as part of an extracurricular internship under Galp 202020@UA program. The undertaken case study revealed the importance of heat recovery as a tool for improving energy efficiency in the ceramic sector in order to gain competitive advantage. The literature review on the waste heat recovery has demonstrated that this area has suffered a significant increase in terms of number of publications in 2012, illustrating the growing interest of scientific communities and practitioners in the heat recovery problems. The elaborated methodology for waste heat recovery incorporation is a rather robust instrument and, therefore, it can be easily tailored to other industries looking for energy saving solutions though consideration of waste heat recovery options

The potential for energy conserving capital equipment in the UK industry

Energy conservation, the improvement of energy efficiency, is recognised as an important part of energy policy. This thesis examines the potential for conservation investment and possible energy savings, in part of the UK industrial sector. Assessments of the extent and type of energy conservation activity to date, both investments and energy management, within the brewing, malting, distilling and dairy sectors are made. Achievements to date affect future potentials. In the light of a model of technical change related to energy conservation several potentials are defined. The inter-related problems of estimating or measuring these and measuring performance in energy management are discussed. Some estimates of potentials, with explicit assumptions, are made for the four sectors studied. As any definition or measurement of potential is arbitrary, processes of change are also examined. A soft systems model of necessary activities in energy management is advanced and used to explore managerial barriers to profitable conservation investments in companies studied. Managerial factors for promoting successful energy management are discussed. Economic barriers to change are explored by profitability modelling for several energy conservation techniques used within the four sectors, including heat pumps and combined heat and power. The approach used throughout has been systematic and on several levels

Modelling of a generalized thermal conductivity for granular multiphase geomaterial design purposes

Soil thermal conductivity has an important role in geo-energy applications such as high voltage buried power cables, oil and gas pipelines, shallow geo-energy storage systems and heat transfer modelling. Hence, improvement of thermal conductivity of geomaterials is important in many engineering applications. In this thesis, an extensive experimental investigation was performed to enhance the thermal conductivity of geomaterials by modifying particle size distribution into fuller curve gradation, and by adding fine particles in an appropriate ratio as fillers. A significant improvement in the thermal conductivity was achieved with the newly developed geomaterials. An adaptive model based on artificial neural networks (ANNs) was developed to generalize the different conditions and soil types for estimating the thermal conductivity of geomaterials. After a corresponding training phase of the model based on the experimental data, the ANN model was able to predict the thermal conductivity of the independent experimental data very well. In perspective, the model can be supplemented with data of further soil types and conditions, so that a comprehensive representation of the saturation-dependent thermal conductivity of any materials can be prepared. The numerical 'black box' model developed in this way can generalize the relationships between different materials for later added amounts of data and soil types. In addition to the model development, a detailed validation was carried out using different geomaterials and boundary conditions to reinforce the applicability and superiority of the prediction models

Impulse-Based Manufacturing Technologies

In impulse-based manufacturing technologies, the energy required to form, join or cut components acts on the workpiece in a very short time and suddenly accelerates workpiece areas to very high velocities. The correspondingly high strain rates, together with inertia effects, affect the behavior of many materials, resulting in technological benefits such as improved formability, reduced localizing and springback, extended possibilities to produce high-quality multi material joints and burr-free cutting. This Special Issue of JMMP presents the current research findings, which focus on exploiting the full potential of these processes by providing a deeper understanding of the technology and the material behavior and detailed knowledge about the sophisticated process and equipment design. The range of processes that are considered covers electromagnetic forming, electrohydraulic forming, adiabatic cutting, forming by vaporizing foil actuators and other impulse-based manufacturing technologies. Papers show significant improvements in the aforementioned processes with regard to: Processes analysis; Measurement technique; Technology development; Materials and modelling; Tools and equipment; Industrial implementation

Criação de uma ferramenta para geração de impressões digitais de áudio

A utilização de aplicações com o intuito de realizar um reconhecimento de áudio tem crescido nos últimos tempos. Uma das aplicações mais reconhecidas, neste momento, é o Shazam que tem como objetivo o reconhecimento de músicas. Nesta é possível, ao realizar uma captura de áudio ficar-se a saber qual o nome da banda e da música em questão. Assim sendo, neste projeto são apresentados dois métodos capazes de construir um audio fingerprint e a sua classificação. Aqui, serão descritos todos os procedimentos realizados bem como realizada uma discussão dos testes e resultados obtidos pelo sistema desenvolvido. Está presente uma comparação relativamente ao desempenho observado pelos dois métodos desenvolvidos. Adicionalmente, é realizado um estudo relativo ao estado desta área

Hyperbaric oxygen therapy in Sports Medicine

Tese de Doutoramento apresentada à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Doutor em Biotecnologia e SaúdeAs lesões desportivas são um grande problema no que diz respeito à sua rápida reabilitação. Inúmeros estudos tentam encontrar a técnica mais rápida capaz de acelerar o processo da recuperação. A oxigenoterapia hiperbárica (OTH) é a aplicação de 100% de oxigénio numa câmara hiperbárica a pressões mais elevadas do que o nível do mar. A inalação de OTH comporta-se como um fármaco multifacetado dotado de efeitos anti-isquémicos, anti-hipóxicos, anti-edematosos, pós-lesão e anti-infecciosos. Portanto, o objetivo desta tese foi analisar a influência da OTH na recuperação de lesões desportivas, como contusão muscular e do ligamento cruzado anterior (LCA) pós ruptura. Em primeiro lugar, verificou-se se a aplicação de OTH melhorou as propriedades biomecânicas, tais como rigidez, alongamento máximo e peso máximo, dos gastrocnémios de ratos após induzir contusão muscular. Em segundo lugar, era de nosso interesse analisar, após de se ter induzido uma contusão muscular nos gastrocnémios dos ratos, a influência da OTH na bioenergética mitocondrial avaliada através do consumo de oxigénio e potencial transmembranar e susceptibilidade à indução do poro de transição de permeabilidade mitocondrial, em mitocôndrias isoladas. Finalmente, no último trabalho experimental, tentou-se verificar se a aplicação de OTH tem a capacidade de melhorar a neovascularização, por meio da análise do factor de crescimento do endotélio vascular (VEGF), bem como analisar a proliferação e a produção de proteína, em coelhos com ruptura do LCA. A OTH parece desempenhar um papel importante na recuperação de lesões musculares, mais especificamente, na contusão muscular em ratos, melhorando as propriedades biomecânicas musculares, tais como a rigidez e peso máximo e na bioenergética mitocondrial, onde o tempo até que o inchaço na mitocôndria iniciasse em grande escala foi menor no grupo submetido a OTH, assim como a amplitude de inchaço foi maior, o que atrasou a apoptose mitocondrial. Contudo, em relação à ruptura do LCA, a OTH promoveu a neovascularização, activando VEGF, mas no entanto, contribuindo para o aumento da espessura da cápsula. VII Palavras-chave: Oxigenoterapia hiperbárica, gastrocnémios, contusão muscular, propriedades biomecânicas, bioenergética mitocondrial, ligamento cruzado anterior, neovascularização, colagénio tipo I. Sports injuries is a major problem what concerns to its rapid rehabilitation. There is innumerous attempting to find the faster technique to apply to the injured ones to accelerate its recovery. Hyperbaric oxygen therapy (HBO) is the application of 100% oxygen in a hyperbaric chamber at pressures higher than sea level. The inhalation of HBO has already shown that behaves like a multifaceted drug endowed with anti-ischemic, anti-hypoxic, anti-edematous, pro-healing and anti-infective effects. Therefore, the objective of this thesis was to analyze the influence of HBO in the recovery from sports injuries such as muscle contusion and anterior cruciate ligament (ACL) rupture. Firstly, it was verified if HBO improved the biomechanical properties, such as hardness, maximum elongation and maximum weight, of rats’ gastrocnemius after inducing muscle contusion. Secondly, it was of our interest to analyze skeletal muscle mitochondrial energetic of rats’ gastrocnemius after induced muscle contusion, by determining end points related to oxygen consumption, transmembrane electric potential and permeability transition pore susceptibility in isolated mitochondria. At last, our last experimental work aimed to verify if HBO has the ability to improve neovascularization, through the analysis of vascular endothelial growth factor (VEGF) as well the proliferation and protein production, of rabbit ruptured ACL. HBO seems to play an important role in the recovery of muscle injuries, more specifically, muscle contusion in rats, by improving muscle biomechanical properties, such as hardness and maximum weight and in mitochondria energetic, where the time until large scale swelling initiates in mitochondria was lower in HBO and the swelling amplitude was higher, which delayed mitochondria apoptosis. However, concerning to ACL rupture, HBO increased neovascularization by activating VEGF, contributing for the increasing of capsule thickness. Les lésions sportives sont un grand problème en ce qui concerne la rapidité de sa réhabilitation. De nombreux études essayent de trouver la plus rapide et moins douloureuse technique capable d’accélérer le processus de récupération. L’oxygénothérapie hyperbare (OHB) consiste à l’inhalation de 100% d’oxygène dans un caisson étanche avec une pression plus élevée que celui de la mer. Il a été démontré que l’inhalation de l’OHB se comporte comme une drogue à multiple facette, qui permet d'agir sur l'ischémie tissulaire qu'elle qu'en soit la cause : vasculaire, traumatique, toxique, ou infectieuse. Pourtant, l’objectif de cette étude a été d’analyser l’influence de l’OHB dans la récupération des lésions sportifs, l’ecchymose du ligament croisé antérieur post rupture. Dans un premier temps, on a vérifié si l’utilisation de l’OHB améliore les propriétés biomécaniques, comme la rigidité, l’étirement maximum et le poids maximum, des Gastrocnémiens chez les rats après induire une ecchymose. Deuxièmement, cela été dans notre intérêts d’analyser, après induire une ecchymose des Gastrocnémiens chez les rats, l’influence du OBH dans la bioénergétique mitochondriale, évalué à travers la consommation d’oxygène, le potentiel transmembranaire et la susceptibilité d’induction du pore de transition de perméabilité mitochondrial, des mitochondries isolés. Pour finir, lors du dernier travail expérimental, nous avons essayé de vérifier si l’application de l’OHB a la capacité d’amélioré la néo vascularisation, en analysant le facteur de croissance de l’endothélium vasculaire (en anglais Vascular endothelial growth factor, VEGF), en analysant aussi la prolifération et la production de protéine, sur des lapins avec rupture du LCA. L’OHB semble avoir un rôle important dans la récupération des lésions musculaires, plus précisément sur l’ecchymose chez les rats, améliorant ainsi les propriétés biomécaniques musculaires, comme la rigidité, le poids maximum et la bioénergétique mitochondriale. Le temps pour que l’oedème dans la mitochondrie arrive à grande échelle a été plus faible dans le groupe soumis à l’OHB, comme l’amplitude de l’oedème fut plus grand, ce qui a retardé XI l’apoptose mitochondrial. Toutefois, en ce qui concerne la rupture du LCA, l’OHB a promu la néo vascularisation, activant le VEGF, contribuant à une capsule épaisse

Hyperbaric oxygen therapy in sports medicine

Doutoramento em Biotecnologia e Saúde, especialidade em Epidemiologia e Saúde PúblicaAs lesões desportivas são um grande problema no que diz respeito à sua rápida reabilitação. Inúmeros estudos tentam encontrar a técnica mais rápida capaz de acelerar o processo da recuperação. A oxigenoterapia hiperbárica (OTH) é a aplicação de 100% de oxigénio numa câmara hiperbárica a pressões mais elevadas do que o nível do mar. A inalação de OTH comporta-se como um fármaco multifacetado dotado de efeitos anti-isquémicos, anti-hipóxicos, anti-edematosos, pós-lesão e anti-infecciosos. Portanto, o objetivo desta tese foi analisar a influência da OTH na recuperação de lesões desportivas, como contusão muscular e do ligamento cruzado anterior (LCA) pós ruptura. Em primeiro lugar, verificou-se se a aplicação de OTH melhorou as propriedades biomecânicas, tais como rigidez, alongamento máximo e peso máximo, dos gastrocnémios de ratos após induzir contusão muscular. Em segundo lugar, era de nosso interesse analisar, após de se ter induzido uma contusão muscular nos gastrocnémios dos ratos, a influência da OTH na bioenergética mitocondrial avaliada através do consumo de oxigénio e potencial transmembranar e susceptibilidade à indução do poro de transição de permeabilidade mitocondrial, em mitocôndrias isoladas. Finalmente, no último trabalho experimental, tentou-se verificar se a aplicação de OTH tem a capacidade de melhorar a neovascularização, por meio da análise do factor de crescimento do endotélio vascular (VEGF), bem como analisar a proliferação e a produção de proteína, em coelhos com ruptura do LCA. A OTH parece desempenhar um papel importante na recuperação de lesões musculares, mais especificamente, na contusão muscular em ratos, melhorando as propriedades biomecânicas musculares, tais como a rigidez e peso máximo e na bioenergética mitocondrial, onde o tempo até que o inchaço na mitocôndria iniciasse em grande escala foi menor no grupo submetido a OTH, assim como a amplitude de inchaço foi maior, o que atrasou a apoptose mitocondrial. Contudo, em relação à ruptura do LCA, a OTH promoveu a neovascularização, activando VEGF, mas no entanto, contribuindo para o aumento da espessura da cápsula. VII Palavras-chave: Oxigenoterapia hiperbárica, gastrocnémios, contusão muscular, propriedades biomecânicas, bioenergética mitocondrial, ligamento cruzado anterior, neovascularização, colagénio tipo I. Sports injuries is a major problem what concerns to its rapid rehabilitation. There is innumerous attempting to find the faster technique to apply to the injured ones to accelerate its recovery. Hyperbaric oxygen therapy (HBO) is the application of 100% oxygen in a hyperbaric chamber at pressures higher than sea level. The inhalation of HBO has already shown that behaves like a multifaceted drug endowed with anti-ischemic, anti-hypoxic, anti-edematous, pro-healing and anti-infective effects. Therefore, the objective of this thesis was to analyze the influence of HBO in the recovery from sports injuries such as muscle contusion and anterior cruciate ligament (ACL) rupture. Firstly, it was verified if HBO improved the biomechanical properties, such as hardness, maximum elongation and maximum weight, of rats’ gastrocnemius after inducing muscle contusion. Secondly, it was of our interest to analyze skeletal muscle mitochondrial energetic of rats’ gastrocnemius after induced muscle contusion, by determining end points related to oxygen consumption, transmembrane electric potential and permeability transition pore susceptibility in isolated mitochondria. At last, our last experimental work aimed to verify if HBO has the ability to improve neovascularization, through the analysis of vascular endothelial growth factor (VEGF) as well the proliferation and protein production, of rabbit ruptured ACL. HBO seems to play an important role in the recovery of muscle injuries, more specifically, muscle contusion in rats, by improving muscle biomechanical properties, such as hardness and maximum weight and in mitochondria energetic, where the time until large scale swelling initiates in mitochondria was lower in HBO and the swelling amplitude was higher, which delayed mitochondria apoptosis. However, concerning to ACL rupture, HBO increased neovascularization by activating VEGF, contributing for the increasing of capsule thickness. Les lésions sportives sont un grand problème en ce qui concerne la rapidité de sa réhabilitation. De nombreux études essayent de trouver la plus rapide et moins douloureuse technique capable d’accélérer le processus de récupération. L’oxygénothérapie hyperbare (OHB) consiste à l’inhalation de 100% d’oxygène dans un caisson étanche avec une pression plus élevée que celui de la mer. Il a été démontré que l’inhalation de l’OHB se comporte comme une drogue à multiple facette, qui permet d'agir sur l'ischémie tissulaire qu'elle qu'en soit la cause : vasculaire, traumatique, toxique, ou infectieuse. Pourtant, l’objectif de cette étude a été d’analyser l’influence de l’OHB dans la récupération des lésions sportifs, l’ecchymose du ligament croisé antérieur post rupture. Dans un premier temps, on a vérifié si l’utilisation de l’OHB améliore les propriétés biomécaniques, comme la rigidité, l’étirement maximum et le poids maximum, des Gastrocnémiens chez les rats après induire une ecchymose. Deuxièmement, cela été dans notre intérêts d’analyser, après induire une ecchymose des Gastrocnémiens chez les rats, l’influence du OBH dans la bioénergétique mitochondriale, évalué à travers la consommation d’oxygène, le potentiel transmembranaire et la susceptibilité d’induction du pore de transition de perméabilité mitochondrial, des mitochondries isolés. Pour finir, lors du dernier travail expérimental, nous avons essayé de vérifier si l’application de l’OHB a la capacité d’amélioré la néo vascularisation, en analysant le facteur de croissance de l’endothélium vasculaire (en anglais Vascular endothelial growth factor, VEGF), en analysant aussi la prolifération et la production de protéine, sur des lapins avec rupture du LCA. L’OHB semble avoir un rôle important dans la récupération des lésions musculaires, plus précisément sur l’ecchymose chez les rats, améliorant ainsi les propriétés biomécaniques musculaires, comme la rigidité, le poids maximum et la bioénergétique mitochondriale. Le temps pour que l’oedème dans la mitochondrie arrive à grande échelle a été plus faible dans le groupe soumis à l’OHB, comme l’amplitude de l’oedème fut plus grand, ce qui a retardé XI l’apoptose mitochondrial. Toutefois, en ce qui concerne la rupture du LCA, l’OHB a promu la néo vascularisation, activant le VEGF, contribuant à une capsule épaisse