Edifícios são responsáveis por cerca de 40% da demanda global de energia. Para reduzir este consumo utilizando métodos de avaliação de energia (Energy Assessment – EA), as primeiras etapas de projeto arquitetônico (Early Architectural Design Stages – EADS) são especialmente adequadas para implementar medidas eficientes com a melhor relação custo-benefício. Para integrar a EA na EADS, dois desafios principais devem ser abordados simultaneamente: (a) a (não-)amigabilidade para arquitetos dos modelos computacionais e (b) a confiabilidade dos resultados. Para realizar ambos os objetivos, é apresentado neste trabalho um ambiente para o desenvolvimento de ferramentas de aferição de energia em EADS (Framework for Energy Assessment Tools in Early Architectural Design Stages –FORwArDS) e uma metodologia de validação, a validação relativa (Relative Validation – RV). FORwArDS possui três componentes: o modelo de entrada, o modelo de avaliação e o modelo de saída, mas o trabalho concentra-se na criação de um modelo de entrada simplificado (Simplified Input Model – SIM) através da redução de parâmetros, da criação de valores alternativos para os parâmetros escolhidos e, por fim, passos de simplificação matemática e geométrica. A estrutura aberta do ambiente permite uma ampla variedade de aplicações em pesquisa, prática e educação. A metodologia de validação proposta baseia-se no conceito de que a contextualização dos resultados obtidos representa a mais importante contribuição para a orientação de projeto no EADS. Este trabalho confronta pares de resultados, representando a mudança de projetos arquitetônicos similares originados em dois modelos de entrada diferentes, visando avaliar a precisão de seus correspondentes. No estudo de caso, um SIM, proveniente de um modelo de projeto detalhado, é criado de acordo com as regras de simplificação descritas no FORwARrDS. Os resultados são apresentados e analisados permitindo conclusões sobre as principais contribuições deste trabalho. O trabalho apresenta uma ferramenta útil para o desenvolvimento de metodologias de simplificação de modelos e EA para arquitetos durante EADS. / Today’s buildings are responsible for about 40% of the global energy demand. To reduce energy consumption by using Energy Assessment (EA) methods, the Early Architectural Design Stages (EADS) are especially suitable to implement the best cost-benefit measures. To integrate EA into EADS, two main challenges must be simultaneously tackled: (a) the architect-(un)friendliness of computational models and (b) the results’ reliability. To accomplish both goals a Framework for Energy Assessment Tools in Early Architectural Design Stages (FORwArDS) and a validation methodology, Relative Validation (RV), is presented. FORwArDS feature three components: Input Model, Assessment Model, and Output Model, but focuses on the creation of a Simplified Input Model (SIM) throughout parameters reduction, the creation of alternative values for the chosen parameters and exemplary mathematical and geometrical simplification steps. In the case study, a SIM is created according to the exemplary simplification rules described in FORwArDS, springing from a detailed project model; a validation procedure follows the proposed methodology. The results are presented, analyzed and conclusions are drawn regarding the framework’s and validation methodology’s contributions to the improvement of the EADS. The framework’s open structure and the applicability of the validation methodology to any simulation contribute to the discussion about the integration problems of energy assessment in EADS and present useful tools for the creation and test of model simplification methodologies and EA for architects during EADS.

Combinando métodos computacionais da eletrostática e dinâmica molecular, este trabalho teve como objetivo descrever processos de solvatação em sistemas quimicamente importantes. Foram obtidas propriedades termodinâmicas necessárias para o entendimento do processo de solvatação. Estão descritos e testados modelos para descrever a interação soluto-solvente, possibilitando, assim, aprimorar a descrição físico-química dos processos de solvatação. Utilizaram-se programas desenvolvidos em nosso grupo e programas comerciais que permitem os cálculos de dinâmica molecular e química quântica. Uma nova abordagem para o cálculo de energia livre de solvatação foi desenvolvida proporcionando a obtenção acurada e eficiente dessa propriedade, dentro do enfoque da dinâmica molecular. Nessa nova abordagem, novas metodologias para a geração de cavidades moleculares foram propostas e avaliadas. As energias livres de solvatação obtidas estão em boa concordância com os valores experimentais.

Este trabalho analisa as etapas de fabricação, por Forjamento em Matriz Aberta, de um eixo vazado em aço ABNT 4140 (~DIN número 1.7225, grau 42CrMo4), com auxílio da simulação numérica computacional utilizando o software PEP/LARSTRAN. Com base nos resultados de simulação obtidos foram feitas alterações no modelo e adaptações nas simulações numéricas, visando a obtenção de um processo confiável. A estratégia final desenvolvida por simulação se tratou de um forjamento de todo o perímetro do diâmetro externo da pré-forma e subsequente avanço longitudinal do ferramental para repetir o mesmo ciclo de forjamento. Esta estratégia de forjamento foi utilizada para realizar um forjamento de um eixo piloto, no qual ocorreu o forjamento do eixo a 1200 °C, a uma velocidade de 80 mm/s, com recalque de 20 mm por batida. O resultado obtido foi um eixo com alongamento Δl = 77% sem deformação significativa do diâmetro interno. Os resultados obtidos estão relativamente de acordo com a simulação numérica computacional. / This paper analyzes hot forging steps of a hollow shaft by the open die forging process. The study was aided by numerical simulation using the software PEP/LARSTRAN. The material used was a steel ABNT 4140 (~DIN number 1.7225, grade 42CrMo4). The proposed process was simulated and optimized sequentially. That means several changes in the numerical model and simulation in order to obtain a feasible process. The final strategy developed by simulation was forge initially the entire perimeter of the preform with its outer diameter and subsequently forward longitudinally with the same tools to repeat the complete forging cycle. The tool set was a flat upper die and a V-profile lower die. A pilot shaft was forged to test the final forging strategy developed by simulation. The physical experiment was carried out with the workpiece at 1200 °C. The tool speed was 80 mm/s and the stroke was 20 mm per blow. It was obtained 77% final elongation of the part without significant deformation of internal diameter. The experimental results are in relatively good agreement with the numerical simulations.

Estágio realizado na RAR Açúcar e orientado pelo Eng.º José Manuel Chorão / Tese de mestrado integrado. Engenharia Químical. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Major Energia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Automação). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado. Tecnologia Multimédia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2007

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major em Automação). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Automação). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009