68199 research outputs found
Sort by
Quantification of cobalt in stationary emission sources of combustion
No full textDissertação de Mestrado em Química apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaGiven the growing concern about air pollution, particularly regarding the presence of heavy metals such as cobalt, it is essential to develop precise and reliable analytical methods to ensure efficient monitoring of gaseous emissions from stationary combustion sources. Therefore, accredited analytical laboratories must employ appropriate and economically viable techniques to guarantee the quality of the results obtained, which will later be reported to regulatory bodies.In collaboration with CTCV, this dissertation addresses the evaluation of parameters for the implementation and validation of an analytical method (Method II) for the quantification of cobalt in gaseous emissions from stationary combustion sources using ICP-OES. This study proposes an innovative approach by eliminating the use of internal standards, such as Sc, in cobalt analysis of samples prepared according to EN 14385, simplifying the process and reducing operational costs.The method validation included the validation of indirect evaluation parameters such as selectivity, sensitivity, working range, detection and quantification limits, repeatability, and intermediate precision of the method. As for the direct evaluation, the method's calibration accuracy was validated using trace element CRM (Certified Reference Materials). The effectiveness of the method was confirmed through tests under real conditions, using actual samples representative of gaseous emissions from stationary sources.The results of the validated parameters for implementation demonstrate that the developed method is robust, efficient, and economically viable, significantly contributing to the advancement of environmental monitoring practices for cobalt and ensuring compliance with Decree-Law No. 127/2013, which establishes the industrial emissions regime in Portugal. However, full routine implementation of the method was not achieved, as further assessment of accuracy using CRMs with matrices equivalent to real samples is still needed, and interlaboratory tests to ensure robustness have not been performed.In summary, this dissertation reinforces the importance of adequate methods for the rigorous monitoring of cobalt emissions from stationary combustion sources, thus ensuring the protection of the environment and public health.Dada a crescente preocupação com a poluição atmosférica, particularmente no que diz respeito à presença de metais pesados como o cobalto, torna-se essencial desenvolver métodos analíticos precisos e fiáveis para que o monitoramento de emissões gasosas provenientes de fontes estacionárias de combustão seja eficiente. Assim, espera-se que os laboratórios analíticos acreditados para realizar análises assegurem técnicas adequadas e economicamente viáveis, capazes de garantir a qualidade dos resultados obtidos, os quais serão posteriormente comunicados às entidades reguladoras.Em colaboração com o CTCV, a presente dissertação aborda a avaliação de parâmetros para implementação e validação de um método analítico (Método II) para a quantificação de cobalto em emissões gasosas provenientes de fontes estacionárias de combustão, utilizando a técnica de ICP-OES. Este estudo propõe uma abordagem inovadora ao dispensar o uso de padrões internos, como o Sc, na análise de cobalto, em amostras preparas segundo a EN 14385, o que simplifica o processo e reduz os custos operacionais. A validação do método incluiu a validação de parâmetros de avaliação indiretos como seletividade, sensibilidade, gama de trabalho, limites de deteção e quantificação, repetibilidade e precisão intermédia do método. Quanto à avaliação direta foi validada a exatidão da calibração do método com recurso a materiais referência MRC de traço de elementos. A eficácia do método foi confirmada através de testes em condições reais, utilizando amostras reais representativas de emissões gasosas de fontes estacionárias. Os resultados dos parâmetros validados para implementação demonstram que o método desenvolvido é robusto, eficiente e economicamente viável, contribuindo significativamente para o avanço das práticas de monitorização ambiental do cobalto e para o cumprimento do Decreto-Lei nº 127/2013, que estabelece o regime de emissões industriais em Portugal. No entanto, a implantação do método em rotina, não foi conseguida na totalidade, restando avaliar o método quanto à exatidão com MRCs de matriz equivalente à das amostras reiais, bem como não foram realizados ensaios interlaboratoriais que assegurem a robustez Em suma, esta dissertação reforça a importância de métodos adequados para a monitorização rigorosa das emissões de cobalto de fontes estacionárias de combustão e desta forma é garantido a proteção do ambiente e da saúde pública
Modelling and quantification of uncertainties associated with misalignments in the stamping process.
No full textDissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaA estampagem é um processo de fabrico utilizado para transformar chapas metálicas planas em peças tridimensionais. Este processo de produção está entre os mais utilizados nas indústrias automóvel e metalomecânica. O desenvolvimento e otimização deste processo de conformação recorre, geralmente, ao Método de Elementos Finitos (FEM). A utilização tradicional deste método baseia-se numa abordagem determinística que não leva em consideração as fontes de incerteza que são inevitáveis no processo de conformação (ex. desalinhamentos). Assim, o principal objetivo deste trabalho é o estudo do desalinhamento do esboço no processo de estampagem, recorrendo ao método dos elementos finitos.Nesse sentido foram realizados ensaios numéricos de uma taça cilíndrica, para três esboços diferentes (material AL6016 com 1 mm de espessura, material DC06 com 1 mm e material DC06 com 1,25 mm de espessura). Nestes ensaios foram considerados vários desalinhamentos com um determinado ângulo (α) e magnitude (ΔL) do esboço em relação às ferramentas e obtiveram-se as alturas da taça desde a sua base até à extremidade superior em função do ângulo para cada caso. De forma a corrigir o perfil de orelhas de estampagem para as taças descentradas foram propostas duas abordagens, que se baseiam na hipótese de que um desvio na posição do esboço ser idêntico ao desvio na altura da chapa. Com base nesta hipótese, foram propostas duas estratégias para a correção do perfil de orelhas das taças descentradas. A primeira estratégia consiste em variar iterativamente dois parâmetros de calibração de forma a minimiza a assimetria da altura da taça relativamente aos eixos de simetria. A segunda abordagem, é idêntica à primeira, mas é adicionado um terceiro parâmetro que permite ajustar a altura média da taça. A segunda abordagem, no entanto, não demonstrou ser executável do ponto de vista experimental.De forma a validar a 1ª abordagem proposta, esta foi inicialmente testada com resultados numéricos e posteriormente com resultados experimentais de três materiais, AA6016, DP600 e DC06 com 1 mm, 0.82 mm e 1 mm de espessura, respetivamente. Com base nestes resultados, verificou-se que a 1ª abordagem prevê perfis de orelhas idênticos para cada um dos materiais, mesmo que os perfis das taças descentradas sejam diferentes. Esta conclusão permitiu validar a aplicabilidade da abordagem proposta.Stamping is a manufacturing process used to transform flat metal sheets into three-dimensional parts. This production process is among the most widely used in the automotive and metalworking industries. The development and optimization of this forming process generally rely on the Finite Element Method (FEM). Traditional use of this method is based on a deterministic approach that does not account for the sources of uncertainty that are inevitable in the forming process (e.g., misalignments). Thus, the main objective of this work is to study the misalignment of the die in the stamping process using the Finite Element Method.In this context, numerical tests were conducted on a cylindrical cup for three different dies (AL6016 material with 1 mm thickness, DC06 material with 1 mm thickness, and DC06 material with 1.25 mm thickness). Various misalignments with a specific angle (α) and magnitude (ΔL) of the die relative to the tool punch were considered, and the heights of the cup from its base to the upper edge were obtained as a function of the angle for each case.To correct the stamping ear profile for off-centered cups, two approaches were proposed, based on the assumption that a deviation in the die position is identical to the deviation in the sheet height. Based on this assumption, two strategies were proposed for correcting the ear profiles of off-centered cups. The first strategy involves iteratively varying two calibration parameters to minimize the asymmetry of the cup height relative to the symmetry axes. The second approach is similar to the first but adds a third parameter to adjust the average height of the cup. However, the second approach did not prove to be feasible from an experimental standpoint.To validate the first proposed approach, it was initially tested with numerical results and later with experimental results for three materials: AA6016, DP600, and DC06 with thicknesses of 1 mm, 0.82 mm, and 1 mm, respectively. Based on these results, it was found that the first approach predicts identical ear profiles for each material, even though the profiles of the off-centered cups are different. This conclusion validated the applicability of the proposed approach
Desenvolvimento de formulações de produtos de detergência concentrados com viscosidade adequada
No full textDissertação de Mestrado em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaAs environmental awareness continues to grow, regulations have been introduced to limit the release of harmful substances from industrial processes and products. To meet these regulations, Greendet®, an ecological detergent manufacturer, has developed a machine that dilutes concentrated products into finished ones, promoting packaging reuse, and offering a hopeful outlook for a sustainable future. However, for highly concentrated systems, phase separation in products can frequently occur due to the hydrophobic and electrostatic interactions between the polymer and the surfactant, which can influence the performance and chemical-physical properties of the final products.This work aims to study the interactions between the polymers (cellulose-based and synthetic-based) and different surfactants, used in newly developed formulations, which directly affect dishwashing detergent formulations. The machine developed by Greendet® necessitates that the concentrated product maintains a low viscosity state, but when diluted, is intended that the final product presents an adequate viscosity.To develop the optimal dishwashing detergent formulation for use in Greendet® company's machine, different concentrations of the active compounds were tested, initially, polymers and surfactants, to verify the polymer-surfactant interactions effect on the viscosity of the systems. Then, the addition of different solvents was evaluated to converge towards an ideal detergent formulation with the other minor ingredients, such as preservative, dye and fragrance. The rheological behaviour of all the developed formulations was analysed, as well as the surface tension of these formulations. For the final developed samples, the foam produced and the fat solubilisation capacity were also tested, to infer the efficiency and to compare it to the regular dishwashing detergent from Greendet®. Finally, it was also performed a scale-up in the company, to analyse the viability of our approach. The obtained results indicate that it was more beneficial to develop formulations with a higher concentration of surfactants and a lower concentration of polymer. Furthermore, the viscosity results proved that a formulation with a higher concentration of the zwitterionic surfactant, cocamidopropyl betaine (CAPB), than the anionic surfactant, sodium lauryl ether sulfate (SLE2S), leads to lower viscosity in the concentrated product, and extreme ratios between these two surfactants were confirmed to also contribute to lower viscosity. Moreover, the surface tension analysis showed that both surfactants have good detergency capabilities in the formulation, as it was verified a notable reduction in the surface tension of water. Among all the tested solvents, the solvent butylglycol (BG) was the one that showed the higher viscosity reduction results and, therefore, was selected as the more optimal solvent to be added to the dishwashing detergent concentrated formulation. The optimal formulation, in terms of viscosity, performance and efficiency, was the one containing 5.52% (w/w) HM-P, 18.03% (w/w) SLE2S, 2.76% (w/w) CAPB, and 8% (w/w) BG. The scale-up developed was viable since the formulations prepared revealed the same rheological behaviour as the ones prepared in the laboratory scale. It was also verified that the diluted formulations did not exhibit higher viscosity than the concentrated formulation, however, the diluted formulations maintained the viscosity of the concentrated formulation and suitable values for the intended application. In summary, this study provides valuable insights into the most appropriate compositions for the formulation of highly concentrated dishwashing detergent with the appropriate viscosity for its intended use, in the concentrated and diluted states.Com o aumento da preocupação com o meio ambiente, foram implementadas regulamentações para limitar a libertação de substâncias nocivas de processos industriais e produtos de consumo. Para cumprir estas regulamentações, a Greendet®, uma empresa de detergentes ecológicos, desenvolveu uma máquina que dilui produtos concentrados em produtos acabados, promovendo a reutilização de embalagens e oferecendo uma perspetiva esperançosa para um futuro mais sustentável. Contudo, para sistemas altamente concentrados, a separação de fases nos produtos ocorre com frequência devido às interações hidrofóbicas e eletrostáticas entre o polímero e o tensioativo, o que pode influenciar o desempenho e as propriedades físico-químicas dos produtos finais.O presente trabalho tem como objetivo o estudo das interações entre polímeros (de base celulósica e de base sintética) e diferentes tensioativos, utilizados em formulações recentemente desenvolvidas, que têm implicações diretas nas formulações de detergentes da loiça produzidos na empresa. A máquina desenvolvida pela Greendet® necessita que o produto concentrado mantenha um estado de baixa viscosidade quando concentrado, mas quando diluído apresente uma viscosidade adequada à aplicação do produto.Para desenvolver a formulação ideal de um detergente de loiça para uso na máquina da empresa Greendet®, foram testadas inicialmente várias concentrações das matérias ativas (polímeros e tensioativos) para verificar as interações polímero-tensioativo. De seguida, avaliou-se a adição de diferentes solventes de modo a convergir para uma formulação de detergente ideal com os restantes ingredientes, tais como conservante, corante e perfume. Foi analisado o comportamento reológico de todas as formulações desenvolvidas, bem como a tensão superficial. Para as amostras finais desenvolvidas, foi também testada a espuma produzida e a capacidade de solubilização de gorduras, de modo a avaliar a eficácia e a comparar com o atual detergente de loiça da Greendet®. Foi também efetuado um scale-up na empresa, para analisar a viabilidade da nossa abordagem.No decorrer do trabalho, verificou-se que era mais vantajoso desenvolver uma formulação com uma maior concentração de tensioativos e uma menor concentração de polímero. Além disso, os resultados de viscosidade demonstram que uma formulação com uma concentração mais elevada do tensioativo zwitteriónico, cocamidopropil betaína (CAPB), do que do tensioativo aniónico, lauril éter sulfato de sódio (SLE2S), leva a uma viscosidade mais baixa na solução, tendo-se verificado que uma razão mais elevada entre estes dois tensioativos resulta num valor de viscosidade mais baixa. Além disso, a partir da análise da tensão superficial constatou-se que ambos os tensioativos possuem boas propriedades de detergência na formulação, uma vez que se verificou uma redução notória da tensão superficial da água. De entre todos os solventes testados, o solvente butilglicol (BG) foi o que apresentou os resultados de viscosidade mais baixos e, por conseguinte, foi selecionado como o solvente mais adequado para ser adicionado ao detergente. A formulação composta por 5,52% (m/m) polímero sintético poliacrilato modificado hidrofobicamente (HM-P), 18,03% (m/m) SLE2S, 2,76% (m/m) CAPB e 8% (m/m) BG, foi selecionada como ideal em termos de viscosidade, desempenho e eficiência. O scale-up desenvolvido foi viável, uma vez que as formulações preparadas revelaram o mesmo comportamento reológico que as preparadas à escala laboratorial. Verificou-se também que as formulações diluídas apresentaram uma viscosidade adequada à aplicação muito similar à formulação concentrada.Em suma, este estudo fornece informações valiosas sobre as composições mais adequadas para desenvolver o detergente de loiça pretendido, com a viscosidade correta para a sua aplicação
Implementing transversal exam management systems at ULS Coimbra - Evaluation of Quality, Adequacy and Completeness
No full textDissertação de Mestrado em Engenharia Biomédica apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaTendo em vista a complexidade das organizações de saúde é de extrema importância que estas operem da forma mais eficiente possível. Ao aumento dessa eficiência está associada a transformação digital, onde as organizações de saúde têm realizado forte investimento.Neste projeto a problemática tratada é a da gestão de MDCT. Os processos associados à efetivação destes exames, possível envio a prestadores exteriores, à realização de procedimentos administrativos, muitas vezes não são realizados de forma eficaz, sendo que ainda se recorre muito ao uso de documentação em papel. Assim foi adquirido um sistema transversal de gestão de exames na ULS Coimbra desenvolvido pela empresa ByMe Health Care com o intuito de resolver as lacunas identificadas e melhorar eficientemente os processos inerentes à gestão de MCDT.Neste contexto, com este projeto fez-se o levantamento e documentação do funcionamento da instituição de saúde, gestão de MCDT’s, descrição de fluxos de trabalho, identificação de lacunas nestes e, no seguimento, implementação da solução de gestão de MCDT.Ao tema eficiência estão também associados os termos análise e avaliação de qualidade dos serviços prestados. Assim neste projeto é também proposto e validado um protocolo de avaliação de qualidade de software das aplicações informáticas implementadas na ULS Coimbra. Este protocolo pretende fazer uma avaliação comparativa entre as soluções desenvolvidas ou contratadas pela entidade de saúde com as soluções e processos que existiam previamente à implementação da primeira. O objetivo deste passa por avaliar quais os benefícios que a aplicação implementada traz ao serviço clínico onde é instalada e ainda identificar melhorias e vulnerabilidades do software. Foram desenhados questionários respondidos pelos utilizadores finais das aplicações. Foi determinado o coeficiente Alfa de Cronbach e aplicada Análise Fatorial para validação da escala utilizada e aplicado o Teste de Wilcoxon para tratamento estatístico dos resultados.Assim, na vigência deste estágio foi implementada uma solução de gestão de MCDT Internos no Serviço de Pneumologia Pediátrica, foi iniciada a implementação de uma solução transversal de Gestão de MCDT ao Exterior no Serviço de Patologia Clínica e foi proposto, validado e aplicado a duas soluções informáticas um protocolo de avaliação de qualidade de software.Given the complexity of healthcare organizations, it is extremely important that they operate as efficiently as possible. Increasing this efficiency is linked to digital transformation, in which healthcare organizations have invested heavily. In this project, the problem addressed is the management of MDCTs. The processes associated with carrying out these exams, possibly sending them to outside providers, and carrying out administrative procedures, are often not carried out effectively, and there is still a lot of use of paper documentation. A transversal exam management system was therefore acquired at the ULS Coimbra, developed by the company ByMe Health Care, with the aim of resolving the gaps identified and efficiently improving the processes inherent in MCDT management. In this context, the aim of this project is to survey and document the functioning of the health institution, MCDT's management, describe workflows, identify gaps in these and then the implementation of the MCDT management solution.The topic of efficiency is also associated with the terms data analysis and quality assessment of the services provided. Therefore, this project also proposes and validates a software quality assessment protocol for the computer applications implemented at ULS Coimbra. This protocol aims to make a comparative assessment between the solutions developed or contracted by the healthcare entity and the solutions and processes that existed prior to the implementation of the first one. The aim is to assess the benefits that the implemented application brings to the clinical service where it is installed and also to identify improvements and vulnerabilities in the software. Questionnaires were designed and answered by the end users of the applications. For the statistical analysis of the results, the Cronbach's alpha coefficient was determined and the Principal Components Method was applied to validate the scale and the Wilcoxon Test was applied to treat the responses.Thus, during the course of this internship, a solution for the management of internal MCDTs was implemented in the Pediatric Pulmonology Department, the implementation of a transversal solution for the management of external MCDTs was started in the Clinical Pathology Department and a software quality assessment protocol was proposed, validated and applied to two IT solutions
Processos eletroquímicos para o tratamento de lixiviado de aterro
No full textDissertação de Mestrado em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaO lixiviado de aterro é um líquido gerado em aterros quando a água percola através dos resíduos. Este efluente é difícil de tratar devido à sua composição complexa (matéria orgânica e metais pesados), que altera com o tempo. Assim, o principal objetivo desta tese foi otimizar a eficiência dos processos eletroquímicos no tratamento de lixiviado de aterro.Os processos de eletrocoagulação (ECG), eletro-Fenton (EF), eletro-persulfato (EP) e eletro-oxidação (EO) foram otimizados através do estudo do impacto de variáveis operacionais na eficiência do processo. A eficiência destes processos foi avaliada através das taxas de remoção de zinco, ferro, cobre, carbono orgânico total (TOC), cor e através do consumo energético. O processo ECG nas condições ótimas (elétrodos de ferro, área de superfície de 19.5 cm2, densidade de corrente de 256 A/m2, pH 8.1) alcançou as maiores taxas de remoção de zinco (100%), cobre (94.9%) e TOC (54.5%), comparativamente aos outros processos. O EF obteve as maiores remoções de ferro (98.7%) e cor (91.2%) a pH 3 e com uma carga de peróxido de hidrogénio (H2O2) de 20 mM. A ECG foi realizada 10 vezes reutilizando os mesmos elétrodos de ferro. As taxas de remoção de ferro, cobre e TOC não diminuíram com a reutilização, mas as remoções de zinco e cor diminuíram 5.9 e 1.3 pontos percentuais, respetivamente. Como não foram observados impactos significativos, os elétrodos podem ser reutilizados pelo menos 10 vezes, reduzindo o custo do processo.Combinar a luz ultravioleta (UV) com os processos de foto-eletro-persulfato (PEP) provou ser eficiente uma vez que o processo de foto-eletro-persulfato com luz solar e TiO2 no cátodo (SEP-Ti cath.) alcançou taxas de remoção de zinco, ferro, cobre, TOC e cor 5.8, 49.4, 51.8, 1.7 e 15.4 pontos percentuais superiores às obtidas pelo EP. O processo de foto-electro-persulfato utilizando uma luz UV artificial e TiO2 como cátodo com um pré-tratamento de ECG (ECG+EP-UV-Ti cath.), obteve os resultados mais promissores com taxas de remoção de zinco, ferro, cobre, TOC e cor de 76.3%, 100%, 99.7%, 72.3% e 86.3%, respetivamente.Os testes de fitotoxicidade, ecotoxicidade e remoção de ácidos húmicos (HAR) permitiram verificar que a combinação da luz UV com o processo EP aumentou a HAR e o crescimento da luminescência. O processo ECG+EP-UV-Ti cath. obteve os melhores resultados, com uma inibição de germinação de 6.7%, uma inibição de crescimento radicular de 52.4%, RAH de 19.2%, crescimento da luminescência de aproximadamente 750% após 30 minutos.O processo ECG+EP-UV-Ti cath. custa 3.0 vezes mais que o EP, mas as taxas de remoção de ferro, cobre, TOC e cor são 77.6, 55.4, 45.7 e 48.2 pontos percentuais superiores. Destes resultados, foi verificado que o ECG+EP-UV-Ti cath. é um tratamento para lixiviados de aterro muito promissor.Os processos ECG e EF foram aplicados ao tratamento do efluente BCW para avaliar a sua robustez. Verificou-se que, apesar de eficientes, a otimização personalizada poderia aumentar a sua eficiência.Landfill leachate is a liquid generated in landfills when water percolates through the waste. This effluent is difficult to treat due to its complex composition (organic matter and heavy metals), which changes over time. Therefore, the main goal of this thesis was to optimize the efficiency of the electro-based processes in treating landfill leachate.The electrocoagulation (ECG), electro-Fenton (EF), electro-persulfate (EP), and electro-oxidation (EO) processes were optimized by studying the impact of operational variables on process efficiency. The efficiency of these processes was evaluated by assessing zinc, iron, copper, total organic carbon (TOC), and color removal rates and energy consumption. Performing ECG at the optimal conditions (iron electrodes, surface area of 19.5 cm2, current density of 256 A/m2, pH 8.1) achieved the highest zinc (100%), copper (94.9%), and TOC (54.5%) removal rates, compared to the other processes. EF obtained the highest iron (98.7%) and color (91.2%) removals at pH 3 and a hydrogen peroxide (H2O2) load of 20 mM. ECG was conducted 10 times with the same iron electrodes. The iron, copper, and TOC removal rates did not decrease with the use, but the zinc and color removals decreased by 5.9 and 1.3 percentage points, respectively. As no significant impacts were observed, the electrodes can be reused at least10 times, reducing the process's cost.Combining ultraviolet (UV) light with the photo-electro-persulfate (PEP) processes proved efficient since the solar-electro-persulfate process with TiO2 as a cathode (SEP-Ti cath.) achieved zinc, iron, copper, TOC, and color removal rates 5.8, 49.4, 51.8, 1.7, and 15.4 percentage points higher than those obtained by EP. The photo-electro-persulfate process using an artificial UV light and TiO2 as a cathode with an ECG pre-treatment (ECG+EP-UV-Ti cath.) obtained the most promising results with zinc, iron, copper, TOC, and color removal rates of 76.3%, 100%, 99.7%, 72.3%, and 86.3%, respectively. The phytotoxicity, ecotoxicity, and humic acid removal (HAR) tests allowed for verifying that UV light enhanced HAR and luminescence growth of the EP process. The ECG+EP-UV-Ti cath. process achieved the best results, with germination inhibition of 6.7%, root growth inhibition of 52.4%, HAR of 19.2%, and luminescence growth of approximately 750% after 30 minutes.The ECG+EP-UV-Ti cath. process costs 3.0 times more than EP, but the iron, copper, TOC, and color removal rates are 77.6, 55.4, 45.7, and 48.2 percentage points higher. From these results, it was verified that the ECG+EP-UV-Ti cath. process is a very promising landfill leachate treatment.The ECG and EF processes were applied to treat BCW effluent to assess their robustness. It was verified that, although efficient, tailored optimization could enhance efficiency
Avaliação de Ciclo de Vida de Métodos de Ligação: Meta-análise e uma comparação entre soldadura por fricção e ligação adesiva para aplicações automóveis
No full textDissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaA indústria automotiva está sob pressão para reduzir seu impacto ambiental enquanto mantém a inovação e o desempenho. Os métodos de ligação, especialmente para materiais dissimilares como alumínio e aço, são fundamentais na fabricação automotiva, mas contribuem significativamente para a pegada ambiental do setor devido ao alto consumo de energia. Esta dissertação oferece uma revisão abrangente da literatura e uma meta-análise da avaliação de ciclo de vida (ACV) dos métodos de ligação, focando em seu impacto ambiental, particularmente no consumo de energia, materiais utilizados e processos de ligação. Os resultados mostram que, enquanto a soldagem a arco é mais ecologicamente favorável para o aço, a soldagem por fricção (FSW) é preferível para o alumínio devido às menores exigências de energia, e o impacto ambiental da ligação adesiva (AB) e da união mecânica dependem do pré-tratamento de superfície e da produção de materiais. Além disso, uma ACV comparou um chassi fabricado utilizando AB e FSW. A primeira parte da ACV usou um sistema de análise do berço ao portão para comparar o impacto ambiental de AB e FSW. A segunda parte incluiu a fase de uso, avaliando as implicações ambientais da fabricação do chassi via FSW e AB durante a vida de um veículo. Os resultados indicaram que a quantidade de material afeta significativamente o impacto ambiental, com a AB apresentando menores cargas nas fases de fabricação e uso devido à redução no uso de material e no peso, levando a menor consumo de combustível. A análise concluiu que AB é a escolha mais sustentável para a fabricação de componentes como chassis, reduzindo o impacto ambiental em todas as fases do ciclo de vida. Esta dissertação enfatiza a importância de considerar diferentes técnicas de ligação e o uso de materiais ao avaliar o desempenho ambiental dos métodos de ligação na indústria automotiva, fornecendo uma base para futuras pesquisas e decisões de manufatura sustentável.The automotive industry is under pressure to reduce its environmental impact while maintaining innovation and performance. Joining methods, especially for dissimilar materials like aluminum and steel, are critical in automotive manufacturing but significantly contribute to the sector's environmental footprint due to high energy consumption. This dissertation provides a comprehensive literature review and meta-analysis of life cycle assessment (LCA) of joining methods, focusing on their environmental impact, particularly energy consumption, materials used, and joining processes. Findings show that while arc welding is more eco-friendly for steel, friction stir welding (FSW) is preferable for aluminum due to lower energy requirements, and environmental impact of adhesive bonding (AB) and mechanical joining depends on surface pre-treatment and material production. Furthermore, a LCA compared a subframe manufactured using AB and FSW. The first part of the LCA used a cradle-to-gate system boundary to compare the environmental impact of AB and FSW. The second part included a use-phase, assessing the environmental implications of subframe manufacturing via FSW and AB. Results indicated that material quantity significantly affects environmental impact, with AB showing lower burdens in both manufacturing and use phases due to reduced material usage and weight, leading to lower fuel consumption. The analysis concluded that AB is the more sustainable choice for manufacturing components like subframes, reducing environmental impact across all life cycle phases. This dissertation emphasizes the importance of considering different joining techniques and material usage when evaluating the environmental performance of joining methods in the automotive industry, providing a foundation for further research and sustainable manufacturing decisions
Solid State Investigation of Apalutamide
No full textDissertação de Mestrado em Química apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaApalutamide (APL) is a second-generation non-steroidal anti-androgen that was developed for the treatment of non-metastatic prostate cancer. It belongs to class II of the Biopharmaceutical Classification System (BCS), i.e. it is a compound with low aqueous solubility and high permeability.Polymorphs were screened by crystallisation in different solvents and by melt cooling.In order to obtain cocrystals with APL, the coformers caffeine (CAF), oxalic acid (OXA), benzoic acid (AB), fumaric acid (AF), diflunisal (DIF), quercetin (QUE) and theophylline (TEO) were selected. For the investigation of multicomponent solid forms, mixtures of the API with the coformers were prepared in different proportions and milled using mechanochemistry, with the addition of solvent – Liquid Assisted Grinding (LAG) and without the addition of solvent – Neat Grinding (NG). The solids obtained were characterised by thermal methods, differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry (TGA), and spectroscopic methods; powder X-ray diffraction (XRPD) and single crystal X-ray diffraction (SCXD) and attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR).The study of apalutamide revealed the formation of an amorphous form by melt cooling and neat grinding.Various solvates of apalutamide were identified with dioxane, acetone and ethanol and the structure of a solvate with dimethylsulphoxide (APL:DMSO, 2:1) was solved.The search for new multicomponent forms revealed the formation of physical mixtures of apalutamide with caffeine, benzoic acid, fumaric acid, diflunisal, quercetin and theophylline. The solid resulting from grinding apalutamide with oxalic acid points to the presence of a cocrystal in the mixture.A apalutamida (APL) é um anti-androgénio não esteroide de segunda geração que foi desenvolvido para o tratamento do cancro da próstata não metastático. Pertence à classe II do Sistema de Classificação Biofarmacêutica (BCS), ou seja, é um composto que apresenta baixa solubilidade aquosa e elevada permeabilidade.Foi efetuado o screening de polimorfos por cristalização em diferentes solventes e por arrefecimento do fundido.Com o objetivo de obter cocristais com a APL, foram selecionados os coformadores cafeína (CAF), ácido oxálico (OXA), ácido benzóico (AB), ácido fumárico (AF), diflunisal (DIF), quercetina (QUE) e teofilina (TEO). Para a investigação de formas sólidas multicomponentes foram preparadas misturas do API com os coformadores, em diferentes proporções, as quais foram moídas com recurso a mecanoquímica, comadição de solvente (LAG), e sem adição de solvente (NG). Os sólidos obtidos foram caraterizados por métodos térmicos, calorimetria diferencial de varrimento (DSC), termogravimetria (TGA), e por métodos espectroscópicos; difração de raios-X de pó (XRPD) e de monocristal (SCXD) e por espetroscopia de infravermelho com transformada de Fourier por refletância total atenuada (ATR-FTIR).O estudo da apalutamida revelou a formação de uma forma amorfa por arrefecimento do fundido e moagem (NG).Foram identificados vários solvatos de apalutamida com dioxano, acetona e etanole foi resolvida a estrutura de um solvato com dimetilsulfóxido (APL:DMSO, 2:1).A pesquisa de novas formas multicomponentes revelou a formação de misturas físicas de apalutamida com cafeína, ácido benzoico, ácido fumárico, diflunisal, quercetina e teofilina. O sólido resultante da moagem da apalutamida com o ácido oxálico aponta para a presença de um cocristal na mistura
High-resolution FMCW LiDAR using a directly modulated semiconductor laser
No full textDissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaLight Detection and Ranging (LiDAR) is an essential technology for applications where high resolution measurements are required. In particular, Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) LiDAR, compared with other LiDAR implementations, provides superior receiver sensitivity, enhanced range resolution, and the capability to measure velocity. Integrating LiDARs on electronic and photonic semiconductor chips can lower their cost, size, and power consumption, making them affordable for cost-sensitive applications. Additionally, simple designs are required, such as FMCW signal generation by direct modulation of the bias current of a semiconductor laser. However, a semiconductor laser is inherently nonlinear, and the driving waveform needs to be optimized for the generation of linear FMCW signals. This dissertation focuses on developing a high-resolution and cost-effective FMCW LiDAR system using a directly modulated semiconductor laser. By employing pre-distortion techniques to deal with chirp nonlinearity, this work aims to increase the accuracy and stability of the system. The work includes theoretical descriptions and simulations of FMCW and chirp phenomena, the development and application of a pre-distortion algorithm, and experimental testing of a LiDAR prototype. The LiDAR prototype demonstrated a range of 210 meters using fiber optics and, in the air, it achieved resolutions of less than 4 centimeters at short distances, maintained high resolution and accuracy over short to medium ranges. The proposed approach has been experimentally validated in a laboratory environment and has the potential to significantly improve LiDAR performance. In the future, aspects such as the stability, performance of the system, and ability to measure instantaneous speeds have to be worked on.O Light Detection and Ranging (LiDAR) é uma tecnologia essencial para aplicações que requerem medições de alta resolução. Em particular, o Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) LiDAR oferece, em comparação com outras implementações de LiDAR, uma sensibilidade superior, uma melhor resolução e a capacidade de medir a velocidade. A integração de sistemas LiDAR em chips semicondutores eletrónicos e fotónicos pode reduzir significativamente o custo, o tamanho e o consumo de energia, tornando-os acessíveis para aplicações em que o custo é um fator crítico. Além disso, são necessários designs simples, como a geração de sinais FMCW através da modulação direta da corrente de polarização de um laser semicondutor. No entanto, os lasers semicondutores são intrinsecamente não lineares, pelo que a forma de onda de excitação necessita de ser otimizada para que sejam gerados sinais FMCW lineares. Esta dissertação tem como foco o desenvolvimento de um sistema LiDAR FMCW de alta resolução e baixo custo, utilizando um laser semicondutor diretamente modulado. Neste trabalho serão aplicadas técnicas de pré-distorção para corrigir a não linearidade do chirp, para aumentar a precisão e a estabilidade do sistema. O trabalho inclui descrições teóricas e simulações dos fenómenos de FMCW e chirp, o desenvolvimento e aplicação de um algoritmo de pré-distorção, assim como a realização de testes experimentais com um protótipo de LiDAR. O protótipo do LiDAR demonstrou um alcance de 210 metros em fibra ótica e, no ar, alcançou resoluções inferiores a 4 centímetros a curtas distâncias, mantendo uma alta resolução e precisão em distâncias curtas a médias. A abordagem proposta foi validada experimentalmente em ambiente de laboratório e tem o potencial de melhorar significativamente o desempenho do LiDAR. No futuro, será necessário trabalhar aspetos como a estabilidade, o desempenho do sistema e a capacidade de medir velocidades instantâneas.FC
Relatórios de Estágio e Monografia intitulada "Os efeitos da ablação das células de Purkinje do cerebelo na aprendizagem "de novo" e de transferência intermodal"
No full textRelatório de Estágio do Mestrado Integrado em Ciências Farmacêuticas apresentado à Faculdade de FarmáciaIn dynamic environments, learning is a crucial mechanism for maintaining adaptive behavior. The ability to apply past experiences to both familiar and novel stimuli, allows effective adaptation without the need for an entirely new learning process, thereby saving time and cognitive resources. Although the mechanisms of generalization could be studied across various learning systems, the cerebellum represents a good model due to its well-characterized cellular and circuitry architecture. This makes it ideal for investigating core principles of neuronal plasticity and learning. Specifically, eyeblink conditioning, a cerebellum-dependent classical conditioning paradigm, in which animals learn to blink their eye in response to a particular sensory stimulus that predicts an aversive airpuff to the eye, offers a suitable method to explore the neural mechanisms of generalization. Studies have shown that learning to one particular sensory modality facilitates learning to novel stimuli, a process termed cross-modal transfer (CMT). This work aims to enhance our understanding of CMT and specifically to evaluate the contribution of the deep cerebellar nuclei (DCN) to this learning. To isolate the contribution of the DCN from the processes of the cerebellar cortex, a diphtheria toxin-based approach was combined with genetic targeting to specifically induce the death of Purkinje cells (neurons situated in the cerebellar cortex). Surprisingly, results demonstrated that neither "de novo" learning nor cross-modal learning following the ablation was intact, suggesting that CMT relies on the interaction between cerebellar cortex inputs and the DCN, highlighting the critical role of Purkinje cells in these learning processes.Em ambientes dinâmicos, a aprendizagem é um mecanismo crucial para manter um comportamento adaptativo. A capacidade de aplicar experiências passadas a estímulos, tanto familiares quanto novos permite uma adaptação eficaz sem a necessidade de um processo de aprendizagem totalmente novo, poupando assim tempo e recursos cognitivos. Embora os mecanismos de generalização possam ser estudados em diversos sistemas de aprendizagem, o cerebelo representa um bom modelo devido à sua arquitetura celular e circuitos bem caracterizados. Isto torna-o ideal para investigar princípios fundamentais da plasticidade neuronal e da aprendizagem. Especificamente, o condicionamento do reflexo de pálpebra, um paradigma de condicionamento clássico dependente do cerebelo, no qual os animais aprendem a pestanejar em resposta a um determinado estímulo sensorial que prevê um sopro de ar aversivo em direção ao olho, oferece um método adequado para explorar os mecanismos neuronais de generalização neste sistema. Estudos demonstraram que aprender a responder a uma modalidade sensorial específica facilita a aprendizagem de novos estímulos, um processo denominado transferência intermodal (CMT). Este trabalho visa melhorar a nossa compreensão da CMT e, especificamente, avaliar a contribuição dos núcleos cerebelares profundos (DCN) para essa aprendizagem. Para isolar a contribuição dos DCN dos processos do córtex cerebelar, foi combinada uma abordagem que combina o uso de toxina diftérica com alvos genéticos, para induzir especificamente a morte das células de Purkinje (neurónios situados no córtex cerebelar). Surpreendentemente, os resultados demonstraram que tanto a aprendizagem "de novo", como a aprendizagem intermodal após a ablação não estavam intactas, sugerindo que a CMT depende da interação entre os "inputs" do córtex cerebelar e os DCN, destacando o papel crítico das células de Purkinje nestes processos de aprendizagem
Rapid lactate assay in human blood plasma using a disposable electrochemical biosensor: correlation of results with clinical autoanalyzer
No full textRelatório de Estágio do Mestrado em Análises Clínicas apresentado à Faculdade de FarmáciaLactate is a metabolite of great interest in various areas, especially in clinical diagnostics where it serves as a biomarker for diseases such as sepsis, metabolic acidosis and heart failure, as well as having applications in sports medicine and the food industry.In recent decades, the development of biosensors has grown exponentially due to the increased demand for rapid, affordable and accurate clinical diagnostic devices in the context of decentralized diagnosis and proximity to the patient (POCT).This study presents the development of a novel disposable biosensor for the measurement of lactate, based on screen-printed carbon electrodes (SPCEs) modified with ruthenium purple (RP). In this platform, the lactate oxidase enzyme was immobilized in a biocompatible matrix of chitosan and bovine serum albumin (BSA), which was then coated with a polyurethane membrane. This first generation biosensor (SPCE/RP/Nafion®/LOx/PU) detects the hydrogen peroxide produced by the enzymatic reaction.The concentration of lactate in 28 human plasma samples was determined using this biosensor, and the results obtained were correlated with the values measured by the reference method of Abbott's ARCHITECT ci4100 clinical autoanalyser. The biosensors showed a mean sensitivity of 0.271±0.046 µA mMˉ¹ and a MARD of 16.4% in the linearity range of 0.5-2 mM lactate. The accuracy was 96.2% with a relative standard deviation (RSD) of 19.3%.In addition, glucose concentration was measured in 3 plasma samples using the enzyme glucose oxidase. The mean sensitivity was 0.099±0.106 µA mMˉ¹ with a MARD of 10.1% in the linearity range of 2-6 mM glucose. The accuracy obtained was 95.8% with an RSD of 12.2%.The developed biosensors have a high potential to perform rapid quantitation tests (POCT) of lactate and glucose in blood plasma, making them a viable alternative to conventional methods.O lactato é um metabolito de grande relevância em diversas áreas, especialmente no diagnóstico clínico, onde serve como biomarcador de doenças como a sépsis, acidose metabólica e insuficiência cardíaca, além de ter aplicações na medicina desportiva e indústria alimentar.Nas últimas décadas, o desenvolvimento de biossensores tem crescido exponencialmente devido ao aumento da procura por dispositivos de diagnóstico clínico rápidos, acessíveis e exatos, em contexto de diagnóstico descentralizado e de proximidade com o doente (POCT).Neste estudo, foi desenvolvido um novo biossensor descartável para a medição de lactato, baseado em elétrodos de carbono impressos por serigrafia (SPCEs) modificados com violeta de ruténio (RP). Nesta plataforma, a enzima lactato oxidase foi imobilizada numa matriz biocompatível de quitosano e albumina sérica bovina (BSA), posteriormente revestida com uma membrana de poliuretano. Este biossensor, de primeira geração (SPCE/RP/Nafion®/LOx/PU), deteta o peróxido de hidrogénio produzido pela reação enzimática.A concentração de lactato em 28 amostras de plasma humano foi determinada utilizando este biossensor, e os resultados obtidos foram correlacionados com os valores medidos pelo método de referência do autoanalisador clínico ARCHITECT ci4100 da Abbott. Os biossensores apresentaram uma sensibilidade média de 0,271±0,046 µA mMˉ¹ e um MARD de 16,4% no intervalo de linearidade de 0,5-2 mM de lactato. A exatidão foi de 96,2% com um desvio padrão relativo (RSD) de 19,3%.Adicionalmente, a concentração de glicose foi medida em 3 amostras de plasma, utilizando a enzima glicose oxidase. A sensibilidade média foi de 0,099±0,106 µA mMˉ¹ com um MARD de 10,1% no intervalo de linearidade de 2-6 mM de glicose. A exatidão obtida foi de 95,8% com um RSD de 12,2%.Os biossensores desenvolvidos apresentam um elevado potencial para a realização de testes rápidos de quantificação (POCT) de lactato e glicose no plasma sanguíneo, constituindo uma alternativa viável aos métodos convencionais