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Doutoramento em Física Luminescent solar concentrators are inexpensive devices that aim to increase the efficiency of photovoltaic cells and promote the urban integration of photovoltaic devices, with unprecedented possibilities of energy harvesting through the façade of buildings, urban furniture or wearable fabrics. Generally, they consist of a transparent matrix coated or doped with active optical centres that absorb the incident solar radiation, which is re-emitted at a specific wavelength and transferred by total internal reflection to the edges where the photovoltaic cells are located. The main objective of this work is the production of luminescent solar concentrators whose optically active layer is based on organic-inorganic hybrid materials doped with europium ions or organic dyes, in particular, Rhodamine 6G and Rhodamine 800. Rhodamine 800, as opposed to europium ions and Rhodamine 6G which emit in the visible range, emits in the near infrared (NIR) range, which is an advantage for crystalline Si-based photovoltaic cells, whose efficiency is greater in the NIR. In this work, although the luminescent solar concentrators with planar geometry are addressed, the main focus is the use cylindrical geometry. The use of this type of geometry allows the effect of concentration to be higher relative to the planar geometry, since the ratio between the exposed area and the area of the edges is increased. The cylindrical geometry is exploited by producing luminescent solar concentrators based on polymer optical fibre (plastic) where the optically active layer is on the outside (as a coating) or inside (as a filling in the hollow core) of the optical fibre. Furthermore, the possibility of increasing the exposed area was also dealt with the production of bundles of luminescent solar concentrators in which the plastic optical fibres are placed side by side and, also, by fabricating luminescent solar concentrators with length in the metre scale. Os concentradores solares luminescentes são dispositivos de baixo custo que têm como objetivo aumentar a eficiência de células fotovoltaicas e promover a integração de dispositivos fotovoltaicos em elementos do dia-a-dia, tornando possível a captura de energia solar, através da fachada de edifícios, mobiliário urbano ou em têxteis. Geralmente, consistem numa matriz transparente coberta ou dopada com centros óticos ativos, capazes de absorver a radiação solar incidente e reemiti-la com um comprimento de onda específico que será transportada, através de reflexão interna total, para as extremidades da matriz onde se encontra(m) a(s) célula(s) fotovoltaica(s). O principal objetivo deste trabalho consiste na produção de concentradores solares luminescentes cuja camada ótica ativa é baseada em materiais híbridos orgânicos-inorgânicos dopados com iões lantanídeos (európio, Eu3+) ou corantes orgânicos, nomeadamente, Rodamina 6G e Rodamina 800. A Rodamina 800, ao contrário dos iões de európio e da Rodamina 6G que emitem na gama do visível, emite na região espetral do infravermelho próximo (NIR), que se revela uma vantagem quando a célula fotovoltaica em uso é composta de silício cristalino, cuja gama de maior eficiência é no NIR. Neste trabalho, apesar de serem abordados concentradores solares luminescentes com geometria planar, o principal foco é a utilização da geometria cilíndrica. Este tipo de geometria permite que o efeito de concentração seja superior, relativamente à geometria planar, uma vez que a razão entre a área exposta e a área das extremidades é aumentada. A geometria cilíndrica é explorada, através da produção de concentradores solares luminescentes com base em fibra ótica polimérica (plástica) em que a camada ótica ativa se encontra no exterior (como um revestimento) ou no interior (como um preenchimento do núcleo oco). Além disso, a possibilidade de aumentar a área exposta foi, também, abordada com o fabrico de uma matriz de concentradores solares luminescentes colocados lado a lado e, também, com o fabrico de concentradores solares luminescentes na escala do metro.

Doutoramento em Física Submitted by Carla Jesus (cjesus@ua.pt) on 2017-05-11T13:36:48Z No. of bitstreams: 1 tese_final_SandraCorreia.pdf: 4940173 bytes, checksum: a612c083c9bde8174bd2538a3baee097 (MD5) Made available in DSpace on 2017-05-11T13:36:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_final_SandraCorreia.pdf: 4940173 bytes, checksum: a612c083c9bde8174bd2538a3baee097 (MD5) Previous issue date: 2017

Mestrado em Engenharia Química O objetivo desta dissertação era otimizar o processo de produção de blocos aglomerados de cortiça com borracha, de forma a melhorar a qualidade do produto final, focando grande parte do tempo de trabalho e pesquisa no processo de vulcanização, que à data de realização deste trabalho, era onde se concentravam os maiores problemas de qualidade. Para tentar perceber o porquê da má vulcanização começou por se fazer um estudo da circulação de calor dentro das estufas de convecção, principalmente em torno dos moldes na parte inferior que eram onde se detetavam maiores problemas, tendo acabado por se concluir que o excesso de moldes dentro da estufa e a proximidade com que os carros ficavam junto das portas afetavam a circulação de calor no interior. Com o aumento da capacidade de produção foi necessário adquirir uma estufa de convecção nova e com base no estudo e histórico de valores de temperatura registados anteriormente, optou-se por uma estufa com um sistema de transmissão de calor para o interior da estufa diferente do que já era utilizado nas estufas já existentes. O controlo de temperaturas das estufas era feito unicamente com um controlador do tipo PID ligado a uma sonda que se encontrava no topo da estufa, a meio, e este emitia sinal de abertura e fecho de válvulas para entrar ou fechar a válvula de abastecimento de termofluído. Como não existia um registo de temperaturas nas estufas, foram instalados sensores em vários pontos das unidades: entrada, meio e saída do equipamento. Estes sensores, acoplados a um novo sistema de registo permitiu um acompanhamento sistemático dos ciclos de vulcanização. Com estas modificações ficamos com registos em formato digital de todas as variações de temperaturas, e quebras de abastecimento de termofluído ao longo de todo o ciclo de vulcanização, e com isto pode-se cruzar informações para despiste de problemas de má vulcanização, tendo as rejeições por má vulcanização baixado de 17,4% para 3%. Foi adquirida uma prensa de corte para Linha de aglomeração, logo após o empilhamento de folhas. Além de melhorar o aspeto dos blocos que são vendidos inteiros para o cliente, ajuda a reduzir a rejeição por cantos partidos (de 24,4% para 3,5%), quebras e porosidade. Por fim foi montado um sistema de arrefecimento dos moldes, após a vulcanização, para se reduzir o tempo de arrefecimento, em especial nos meses de Verão, passando de 24 horas de arrefecimento para 15 horas, reduzindo em 9 horas o ciclo de produção. The aim of this work was to optimize the production process of agglomerated cork-rubber blocks, in order to improve the quality of the final product, focusing much of the time and research in the vulcanization process, where the largest quality problems were found. To try to understand why the poor vulcanization occurs we started by making a heat circulation study within the convection ovens, particularly around the molds at the bottom that was where major problems appears. It was concluded there it is where the excess of molds inside the ovens and the proximity of the cars to the gateways affected the heat circulation inside. With the production increase capacity, it was necessary to purchase a new convection oven and based on the study and historical temperature values recorded previously, we selected an oven with a heat transmission system different that was already used in existing ovens. The oven control temperature was made with only one PID controller connected to a temperature sensor that was in the top of the oven, in the middle, emitting an opening/closing signal to the thermofluid control valve supply. As there was missing a temperatures recording at the convection ovens, sensors were installed at various points of the units: entry, middle and exit of the machine. Those sensors coupled to a new registration system were installed for a systematic monitoring of vulcanization cycles. With these modifications we begun to have historical records in digital format of all the temperatures variations and thermofluid supply breaks down during the vulcanization cycle. Rejections by poor vulcanization declined 17.4% to 3%. Additionally, it was placed a shear press machine in the line after the sheet piling. This improved the appearance of the whole blocks that are sold to the client, helping to reduce the rejection by broke corners (from 24,4% to 3,5%), sheet breaks and porosity. Finally, it was acquired a cooling system for the molds after vulcanization, to reduce the cooling time, in particular during the summer months, allowing to reduce up to 9 hours reducing the production cycle time.