MIEC MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2017/2018 PROPOSTA DE TEMAS PARA DISSERTAÇÃO RAMO DE ESPECIALIZAÇÃO/ ÁREA CIENTÍFICA:

Transcrição

1 1 H01 OTIMIZAÇÃO DO CONVERSOR DE ENERGIA DAS ONDAS CECO Paulo Jorge Rosa Santos Francisco Taveira Pinto As energias renováveis marítimas apresentam um enorme potencial e terão, cada vez mais, um papel de destaque numa economia azul e sustentável, em especial em Portugal, que tem a 3ª maior ZEE da Europa e condições únicas para o aproveitamento desses recursos, em particular da energia das ondas. Esta dissertação insere-se no projeto de I&D OPWEC Otimização de Conversores de Energia das Ondas e tem como objetivo estudar em laboratório e otimizar o dispositivo de conversão da energia das ondas CECO, designadamente ao nível da geometria dos seus módulos flutuantes e das características do sistema de extração de energia, melhorando a sua eficiência para as condições de agitação marítima da costa oeste portuguesa. Por outro lado, pretende-se a apresentação e discussão de soluções para a instalação do dispositivo em águas profundas. O trabalho a desenvolver deverá abordar os seguintes aspetos: (1) Revisão bibliográfica dos trabalhos realizados anteriormente sobre o dispositivo CECO; (2) Definição das características do modelo físico, proposta de plano de testes adequado aos objetivos da dissertação e preparação do modelo físico; (3) Caracterização do sistema de extração de energia e da resposta do dispositivo CECO sem ondas e com ondas; (4) Realização de um conjunto de testes experimentais em tanque de ondas; (5) Análise dos resultados experimentais, extrapolação desses resultados para o protótipo, apresentação de contributos para a melhoria do desempenho atual do dispositivo. (Médio/Elevado) energia das ondas; modelação física; largura de captura; energias renováveis marinhas Planeamento (não necessariamente sequencial): - Tema semanas; - Tema semanas; - Tema semanas; - Tema semanas; - Tema semanas; - Finalização da redação da dissertação 4.0 semanas. Laboratório de Hidráulica da FEUP apetrechado com um vasto conjunto de equipamentos destinados à realização de estudos em modelo físico no domínio da hidráulica marítima e offshore. Conhecimentos no domínio da engenharia costeira e offshore (Trabalhos Marítimos 1 e 2) e interesse pela área das energias renováveis do oceano.

2 2 H02 AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE SISS HÍBRIDOS DE APROVEITAMENTO DA ENERGIA DAS ONDAS INSTALADOS EM QUEBRAMARES PORTUÁRIOS APDL - ADMINISTRAÇÃO DOS PORTOS DO DOURO, LEIXÕES E VIANA DO CASTELO, S.A. Francisco Taveira Pinto Paulo Jorge Rosa Santos e Hugo Guedes Lopes (APDL, SA) Os quebramares são estruturas projetadas para resistirem à ação da agitação marítima e promoverem a dissipação da sua energia, de forma a criar condições de abrigo adequadas às atividades que se desenvolvem dentro do porto. Essa exposição à agitação marítima possibilita a integração de dispositivos de aproveitamento da energia das ondas (WEC) na estrutura do quebramar, sendo então possível explorar as sinergias e as vantagens dessa combinação, facto que motivou o projeto de R&D SE@PORTS, no qual esta dissertação se insere. Existem já alguns projetos piloto construídos em ambientes reais, que carecem, no entanto, de uma avaliação integrada, visando maximizar a eficiência das tecnologias, a produção de energia, a fiabilidade a longo prazo, entre outros. Por outro lado, tem também interesse o estudo de sistemas híbridos. Por esse motivo, a presente dissertação visa: (1) Analisar dispositivos com características apropriadas à integração em quebramares portuários (incluindo sistemas híbridos), tendo como referência o quebramar Norte do Porto de Leixões; (2) Estudar a integração desses dispositivos na estrutura do quebramar e a instalação de sistemas de armazenamento temporário da energia produzida; (3) Definir as características do modelo físico, proposta de um plano de testes adequado aos objetivos da dissertação e preparação do modelo físico; (4) Realizar um conjunto de testes experimentais em tanque de ondas; (5) Analisar os resultados obtidos, extrapolar esses mesmos resultados para o protótipo e apresentar contributos para a melhoria do desempenho das soluções estuadas. (Médio/Elevado) energia das ondas; modelação física; largura de captura; energias renováveis marinhas Planeamento (não necessariamente sequencial): - Tema semanas; - Tema semanas; - Tema semanas; - Tema semanas; - Tema semanas; - Finalização da redação da dissertação 4.0 semanas. Laboratório de Hidráulica da FEUP, apetrechado com um vasto conjunto de equipamentos destinados à realização de estudos em modelo físico no domínio da hidráulica marítima e offshore. Conhecimentos no domínio da engenharia costeira e portuária (Trabalhos Marítimos 1 e 2) e interesse pela área das energias renováveis do oceano.

3 3 H03 OTIMIZAÇÃO DO DESEMPENHO HIDRÁULICO DE UM BLOCO DE PROTEÇÃO COSTEIRA Francisco Taveira Pinto Paulo Jorge Rosa Santos A erosão torna as zonas costeiras mais expostas e vulneráveis a eventos extremos, pondo em risco pessoas e bens de elevado valor patrimonial. Este fenómeno tenderá a agravarse, no futuro, devido aos efeitos das alterações climáticas. O controlo e a minimização do movimento de sedimentos para o largo, através do desenvolvimento e da aplicação de soluções modulares submersas, eventualmente inspiradas na natureza, possibilita uma melhor proteção contra a erosão costeira, aumentando a resiliência das praias e dunas, bem como a longevidade das operações de alimentação artificial com areia. Por outro lado, na engenharia costeira, os modelos numéricos são cada vez mais uma ferramenta de projeto e de otimização de soluções. A presente dissertação visa o desenvolvimento e a otimização de uma solução inovadora de proteção contra a erosão costeira, usando um modelo numérico de mecânica dos fluidos computacional CFD. Objetivos principais a atingir são: (1) Definição do estado-da-arte relativamente aos seguintes temas: Problemas típicos das zonas costeiras e soluções para controlo local da erosão; Estudos anteriores sobre as soluções referidas, identificando as potencialidades e as limitações das abordagens utilizadas no desenvolvimento dessas soluções. (2) Análise do funcionamento do modelo numérico, através da realização de um conjunto de tutoriais; (3) Desenvolvimento e/ou adaptação de solução para controlo local da erosão e definição da geometria a estudar numericamente incluindo o seu pré-dimensionamento funcional e hidráulico; (4) Estudo numérico da solução proposta, tendo em vista a avaliação da sua influência na propagação da agitação marítima que atinge a praia, e a sua otimização; (5) Análise crítica dos resultados obtidos e apresentação de contributos inovadores para a melhoria do desempenho atual do sistema tendo em vista as suas funções. (Médio/Elevado) Erosão costeira, dissipação de energia, reflexão da onda, modelação numérica, CFD Planeamento (não necessariamente sequencial): - Tema semanas - Tema semanas; - Tema semanas; - Tema semanas; - Tema semanas; - Finalização da redação da dissertação 4.0 semanas. Modelo numérico de CFD (mecânica dos fluidos computacional) para o estudo da interação da agitação marítima com estruturas marítimas. Conhecimentos no domínio da engenharia costeira (Trabalhos Marítimos 1 e 2) e interesse pela aplicação de modelos numéricos no estudo de problemas de reais de engenharia e na otimização hidráulica de soluções para aplicações costeiras.

4 4 H04 MODELAÇÃO DE CONSUMOS DE ÁGUA EM REDES DE DISTRIBUIÇÃO Manuel Maria Pacheco Figueiredo Modelação numérica e calibração dos consumos efetivos e perdas reais de uma rede de distribuição de água. Previsão temporal (horária) dos consumos efetivos com base em dados habitualmente disponíveis (distribuição espacial de volumes faturados, caudais totais entregues à rede e caudais de grandes consumidores) e de uma estimativa das perdas reais máximas (noturnas). Cálculo de contribuições para uma estimativa do balanço hídrico (AES, PR). Aplicação a um caso de estudo, caso seja possível. Médio/Elevado Redes de distribuição. Calibração. Perdas reais. Fatores horários dos consumos efetivos. Pesquisa bibliográfica: 1 a 2 meses; Recolha e tratamento de dados de uma entidade gestora: 1 mês; Estudo do problema e aplicação da metodologia: 2 meses; Redação: 1 a 2 meses. (algumas das atividades decorrerão em paralelo) Modelação c/ Epanet + Matlab. Desenvolvimento de uma aplicação em Matlab que automatize os procedimentos de configuração dos nós emissores e de estimativa dos consumos domésticos horários. Dados a disponibilizar por uma entidade gestora, caso seja possível. Bibliografia a indicar pelo orientador. Conhecimentos de Hidráulica e de Redes de Distribuição de Água. Gosto por programação, em particular em ambiente Matlab.

5 5 H05 ANÁLISE DO TRANSPORTE SEDIMENTAR À ESCALA DA PARTÍCULA Elsa Carvalho Doutora Sandra Costa Caraterização experimental do regime de escoamento e transporte de sedimentos à escala da partícula em ensaios no canal existente no laboratório de hidráulica. Os principais objetivos são: - Compreensão dos conceitos associados ao transporte sedimentar à escala da partícula; - Pesquisa bibliográfica e análise de estudos anteriores; - Preparação da instalação experimental e definição das condições de ensaio adequadas aos objetivos do trabalho; - Realização de ensaios em fundo móvel, com misturas de sedimentos naturais (areia) e sedimentos artificiais (esferas de vidro), para diferentes condições de escoamento e de mistura: medição dos perfis de velocidade e do caudal sólido e caraterização das formas de fundo, com recurso ao LDA e a técnicas de aquisição de imagem; - Comparação das formas de fundo e caudal sólido obtidos com os previstos por aplicação de fórmulas existentes na bibliografia da especialidade; - Comparação dos resultados obtidos com os de estudos anteriores, e análise da influência da quantidade relativa de areia na mistura nos resultados obtidos. Médio-Elevado Transporte sedimentar, Perfis de velocidade, Caudal sólido, Formas de fundo Pesquisa 1,0 mês; Preparação da instalação experimental 1,0 mês; Trabalho experimental 2,0 meses; Redação 0,5 mês. Bibliografia; Instalação Experimental, LDA, Câmaras de alta resolução Frequência das aulas de HGER1, HGER2, AHOF1 e AHOF2

6 6 H06 METOLOGIAS DE REDUÇÃO DE PERDAS APARENTES DE ÁGUA EM SISS DE REDUZIDA DIMENSÃO ÁGUAS DO NORTE JOAQUIM POÇAS MARTINS JOSÉ TENTÚGAL VALENTE PAULO RAMÍSIO Redução de perdas aparentes em sistemas de abastecimento de água de reduzida dimensão e grande dispersão populacional; avaliação de indicadores; definição de metodologias; definição local de prioridades de intervenção, critérios de seleção e substituição de contadores; telemetria; metodologias de deteção e localização de ilícitos. Médio/Elevado Gestão, Exploração, Empresas de Água (Pesquisa 1 mês; Recolha local de dados 2 meses Tratamento dos dados 2 meses; Redação 1 mês. Proporcionados pela empresa Disponibilidade para algumas deslocações ao terreno (Arouca e outros municípios da Parceria Águas do Norte)

7 7 H07 METOLOGIAS DE REDUÇÃO DE PERDAS DE REAIS DE ÁGUA EM SISS DE REDUZIDA DIMENSÃO ÁGUAS DO NORTE JOAQUIM POÇAS MARTINS JOSÉ TENTÚGAL VALENTE PAULO RAMÍSIO Redução de perdas reais em sistemas de abastecimento de água de reduzida dimensão e grande dispersão populacional; avaliação de indicadores; definição de metodologias; definição local de prioridades de intervenção, critérios de delimitação de zonas de medição. Médio/Elevado Gestão, Exploração, Empresas de Água (Pesquisa 1 mês; Recolha local de dados 2 meses Tratamento dos dados 2 meses; Redação 1 mês. Proporcionados pela empresa Disponibilidade para algumas deslocações ao terreno (Arouca e outros municípios da Parceria Águas do Norte)

8 8 H08 IMPLEMENTAÇÃO DE UMA PLATAFORMA TECNOLÓGICA NUMA ENTIDADE GESTORA DE ÁGUA ÁGUAS DO PORTO, EM João Pedro Pêgo Pedro Vieira e Moreira (CV em anexo) (Projeto ou ) O objetivo da dissertação é o de estudar e sistematizar a implementação de recursos tecnológicos nos processos de apoio à tomada de decisão e gestão de operações em redes de água, com base em dados provenientes de sensores e de registos de operações e à produção de informação relevante à operacionalização de redes, de uma forma integrada. Médio Plataforma tecnológica, gestão de redes, informação operacional (Pesquisa 1 meses; Ensaios 1 meses; Tratamento dos dados 2 meses; Redação 1 meses.) A empresa Águas do Porto, EM, disponibiliza para o efeito um posto de trabalho e os recursos informáticos necessários à execução das tarefas da dissertação. (Conhecimentos específicos prévios )

9 9 H09 MODELOS DE ALERTA DE CHEIAS APLICAÇÃO À BACIA DO RIO TÂMEGA Rodrigo Maia Ana Catarina Ferreira (EDP Produção) Projeto Conhecimento da rede hidrometeorológica da EDP Produção; Criação de modelos de alerta de cheias, recorrendo: o À análise/tratamento dos registos em diferentes estações hidrométricas de uma dada bacia; o A modelo numérico de precipitação/escoamento, recorrendo a um software comercial adequado. Aplicação dos referidos modelos ao caso da bacia do Tâmega, considerando diferentes cenários: o Situação atual; o Situação futura, após entrada em funcionamento dos AH em construção e/ou previstos. Análise de resultados da aplicação dos dois modelos, ponderando complexidade versus fiabilidade. Médio/Elevado Rede hidrometeorológica; cheias; modelação; alerta; teletransmissão Pesquisa 1 mês; Desenvolvimento 2 meses; Análise dos resultados 1 mês; Redação 1 mês. Software: HEC-HMS e/ou outro semelhante. Conceitos básicos sólidos de Hidrologia e Hidráulica. Motivação para desenvolver trabalho em ambiente empresarial.

10 10 Recursos H10 Sensibilidade da morfodinâmica fluvial a fatores hidro-morfológicos Aplicação a um caso de estudo. Rodrigo Maia Bruno Oliveira (Doutoramento/Inscrição definitiva) A morfodinâmica fluvial, ou seja, a evolução da forma do leito de um rio, é um processo complexo que tem uma grande importância no desenvolvimento de um grande número de atividades humanas. O trabalho proposto pretende melhorar a compreensão dos fatores que definem a evolução de um rio, nomeadamente através da caracterização da importância relativa das diferentes variáveis que determinam a evolução de um leito fluvial. Desta forma pretende-se facilitar e orientar projetos e estudos futuros sobre os principais aspetos a ter em conta no planeamento e dimensionamento de intervenções fluviais e estruturas hidráulicas. A sensibilidade da morfodinâmica às diferentes variáveis irá ser estimada com base num caso de estudo correspondente a um troço do rio Mondego. Mais concretamente, pretende-se que sejam feitas múltiplas simulações do comportamento do leito do rio (com o programa HEC-RAS) para diferentes conjuntos de caudais, rugosidades e granulometrias. Médio/Elevado Erosão e Sedimentação Fluvial, Análise de Sensibilidade, Modelação numérica 1. Estruturação da metodologia geral do trabalho e revisão bibliográfica (0,5 mês); 2. Construção do modelo do rio (0,5 mês); 3. Modelação numérica do comportamento do rio (1 mês); 4. Modelação numérica de canal simplificado (0,5 mês); 5. Análise de sensibilidade da morfologia fluvial (1 mês); 6. Determinação da influência relativa dos diferentes fatores na evolução do rio (0,5 mês) 7. Análise crítica dos resultados (0,5 mês); 8. Redação do relatório final (1 mês). Computador/ Internet Motivação para efetuar trabalho de modelação numérica.