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25,091 | Armazenamento de energia associado à produção com origem em fontes renováveis | energia renovável,armazenamento de energia,conversores DC-DC,topologia flyback,modelação por largura de pulso,controlo de corrente,barramento DC,unidade inteligente de controlo | Nos últimos anos, o setor elétrico tem vindo a passar por profundas transformações. Estas são devidas aos avanços tecnológicos e alterações do tipo de cargas, maiores exigências ao nível da qualidade de energia, liberalização do mercado em curso, grandes preocupações com as questões ambientais sobretudo ao nível da produção, proliferação da geração distribuída, os clientes passaram a adotar uma postura exigente ao nível dos produtos e serviços, crescimento da procura da energia elétrica. Na tese desenvolve-se uma abordagem baseada na geração distribuída com armazenamento de energia, tendo em consideração as oportunidades que a evolução do setor elétrico pode vir a contemplar. As oportunidades ao nível do consumidor com capacidade de produção que poderá contribuir de forma ativa para o funcionamento mais eficiente de todo o sistema elétrico. Esta contribuição estará ao nível de uma gestão de carga mais flexível que permitirá evitar ou adiar novos investimentos ao nível da produção, transmissão e distribuição de energia. Acrescentando-se o armazenamento de energia nas instalações finais, o sistema energético do cliente vai poder gerir as trocas com a rede, estando disponível para prestar serviços auxiliares à gestão da rede através da resposta a pedidos de auxílio por parte do gestor da rede, no sentido do fornecimento de energia/deslastre de cargas ou para aumento das carga/armazenamento de energia. Passa a atuar aproveitando as oportunidades de negócio em troca do auxílio à rede, ou seja, de uma prestação de serviço. Neste sentido foi desenvolvido nesta tese um modelo de gestão do fluxo de energia entre produção, carga na habitação, armazenamento e rede pública permitindo ao consumidor tirar benefícios económicos do seu sistema produção com armazenamento. Por outro lado, a rede elétrica beneficia com a diminuição das perdas ao nível da transmissão e distribuição, mas sobretudo com a flexibilidade da carga que lhe resolve problema nos períodos de ponta até em períodos em que há excesso de energia para distribuir. Além disso, com a existência deste tipo consumidor com sistema inteligente de gestão de energia, conseguem-se evitar ou adiar investimentos na atualização das redes para satisfazerem a procura. O modelo de gestão de energia que é aqui apresentado permite gerir as correntes das diferentes fontes num barramento DC nas instalações finais de clientes residenciais ou comerciais. A gestão é feita através de conversores DC/DC aplicados entre as diferentes fontes DC e o barramento DC, sendo controlada a corrente que está disponível na saída de cada uma delas em especial dos elementos de armazenamento. A utilização da rede DC permite uma gestão mais eficiente da produção com base em fontes de energia renováveis, evitando-se perdas nas conversões AC/DC e DC/AC nas trocas com a rede AC, além disso facilita a gestão dos fluxos de energia entre os diversos elementos do sistema. Entre o barramento DC e a rede AC existe um inversor que é responsável por promover as trocas nos dois sentidos através da leitura da tensão existente no barramento DC. Assim se a tensão no barramento DC descer um pouco, vai trazer a energia de AC para DC e no caso da tensão no barramento DC subir um pouco, a energia passa do barramento DC para a rede AC. Atualmente no regime português de auto consumidor a injeção de energia para a rede é pouco compensador, ou perde-se a energia quado não há contagem ou existindo contagem é vendida a um preço baixo muito inferior ao da compra de energia. Mas espera-se que constantes mudanças regulatórias e de mercado da energia elétrica, levarão certamente no sentido dos atuais consumidores/produtores poderem vir a prestar serviços à rede elétrica pública e obterem com eles novas formas de remuneração, que contribuirão para reduzir a sua fatura energética. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,094 | Desempenho do motor de indução trifásico em condições especiais de funcionamento: alimentado por um conversor NPC com tolerância a falhas ou com avarias no rotor | Motor de Indução,Temperatura,NPC,Conversor multinível,Excentricidade,Barras fracturadas,FEM | Nesta tese apresenta-se um trabalho de investigação sobre o desempenho e o comportamento térmico de dois tipos de motores de indução trifásicos, em condições especiais de funcionamento: dois motores com gaiola de esquilo, das classes de eficiência IE2 e IE3, e um motor de rotor bobinado. O trabalho é divido em três estudos, que foram delineados de forma a mitigar as lacunas existentes na literatura. O primeiro estudo foi realizado no âmbito do projeto PTDC/EEA-EEL/100156/2008 - "Fault Diagnosis in High Power Drives Based on Multilevel Converters", financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia, através do Instituto de Telecomunicações. Este estudo consistiu em avaliar o comportamento dos motores IE2 e IE3, quando alimentados por um conversor multinível NPC de três níveis com tolerância a falhas, quer a funcionar em modo normal, quer em modo reconfigurado. Na primeira fase deste estudo, foi processado e analisada uma elevada quantidade de dados, provenientes de ensaios experimentais. Estes ensaios foram complementados por simulações, baseadas em modelos de elementos finitos, para a determinação das perdas nos núcleos ferromagnéticos dos motores. Desta análise verificou-se que, quando o conversor opera em modo reconfigurado, as perdas e as temperaturas nos motores são maiores, e os rendimentos menores. Verificou-se, igualmente, que o motor da classe de eficiência IE3 teve um melhor desempenho do que o motor da classe IE2. O segundo estudo versou avaliar o comportamento de um motor de indução de rotor bobinado, alimentado por uma fonte sinusoidal trifásica e com excentricidades estática, dinâmica e mista. Para o efeito, foram realizados vários ensaios experimentais para os diversos tipos de excentricidade, com diferentes valores de severidade e de cargas. Este estudo foi complementado com simulações em elementos finitos, que permitiram analisar o comportamento das forças magnéticas, essenciais para a estimação da vida útil dos rolamentos. Os resultados mostraram que para níveis de excentricidades inferiores a 33%, a potência mecânica, o rendimento e a temperatura não têm alterações assinaláveis, mas que conduzem, no entanto, a um desgaste acelerado dos rolamentos. No âmbito do estudo sobre excentricidade, foi, também, introduzido o conceito de centro térmico, que permite avaliar a assimetria térmica nos enrolamentos do motor. O terceiro estudo consistiu na avaliação do comportamento do motor de gaiola, da classe IE3, alimentado por uma fonte sinusoidal trifásica, para os casos de barras adjacentes e não adjacentes fraturadas, e para um anel fraturado. Com este propósito, foi concebida uma metodologia baseada em modelos de elementos finitos 2D e 3D. As simulações mostraram que a velocidade do motor diminui em linha com o número de barras fraturadas. Verificou-se de igual modo que a velocidade do motor oscila, para os casos da gaiola com avaria. O aumento do número de barras fraturadas levou a um aumento das perdas, à diminuição do rendimento, e por conseguinte ao aumento da temperatura no motor. Por último, o procedimento utilizado para simular fraturas na gaiola, que utiliza simultaneamente modelos 2D e 3D, revelou-se uma metodologia vantajosa em relação às encontradas na literatura, para o estudo térmico do motor, nestas condições de avaria. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,171 | Desenvolvimento de algoritmos de controlo de carregamentos de veículos eléctricos controlados por Energy Box no local de consumo | Veículo eléctrico,Baterias eléctricas | O trabalho apresentado no âmbito desta dissertação teve como objectivo o desenvolvimento de estratégias de controlo de cargas de armazenamento, nomeadamente, baterias de veículos eléctricos, considerando o conceito de gestão inteligente de cargas domésticas e o controlo destas por entidades externas. Começou-se pelo desenvolvimento de um estudo para avaliar o impacto no consumo da rede eléctrica nacional da não adopção de estratégias de controlo de carregamento de baterias. Este impacto foi estimado tendo em conta vários factores: as características tecnológicas dos veículos eléctricos, das suas baterias e dos métodos de carregamento; a previsão da evolução da penetração das tecnologias dos veículos eléctricos; os modelos comportamentais das deslocações pendulares em Portugal; as características do parque eléctrico português; e a política energética para Portugal. Foram avaliados os vários conceitos de redes inteligentes de gestão de energia eléctrica e apresentou-se o modelo de funcionamento da Energy Box como uma solução para a resolução do problema do controlo de cargas domésticas, definindo-se o seu papel como auxiliar de aquisição de dados e operações de comunicação e controlo. Com base nos conceitos e características técnicas explanadas ao longo da dissertação, desenvolveu-se um algoritmo para controlar o carregamento das baterias no contexto da Energy Box. O seu desempenho foi analisado para situações de recursos abundantes, falhas de sistema e intermitência da produção de energia eólica. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,176 | Implementação de algoritmos de saliência em tempo real numa GPU | GPU,Paralelização,Saliência,Tempo-real,GPU,Parallelization,Saliency,Real-time | Neste trabalho apresenta-se uma implementação em GPU (Graphics Processing Unit) do modelo de saliência baseado na atenção visual. O campo de visão por computador tornou-se numa parte importante da intervenção da robótica na sociedade de hoje em dia, tendo aplicações cruciais, nomeadamente na medicina, na vigilância e segurança militar e no domínio da vigilância. A atenção visual é um mecanismo perceptual que, descrito de forma simples, aplica os recursos de processamento disponíveis, limitados por natureza, na análise selectiva das partes mais relevantes do fluxo de dados sensoriais de entrada, de forma a usá-los mais eficiente e criteriosamente, e tem sido alvo de extensa investigação na área de visão por computador nos últimos anos. Neste contexto, a saliência é a qualidade subjectiva e distintiva de percepção visual que faz com que certos aspectos do mundo se destaquem dos demais e capturem a atenção do ser humano. O processo de saliência presta-se a SIMD (Single Instruction Multiple Data), onde a mesma instrução é aplicada a múltiplos dados. SIMD implica processamento em paralelo, para o qual as GPUs são adequadas porque são extremamente poderosas, devido à sua arquitectura paralela e à sua eficiência, permitindo a manipulação de grandes blocos de dados. Na última década as GPUs têm sido desenvolvidas de forma a permitir utilizações mais genéricas, onde o hardware gráfico é usado para cálculos além daqueles de natureza estritamente gráfica e em que uma das ferramentas para GPGPU (General-Purpose Computing on Graphics Processing Units) é o CUDA (Compute Unified Device Architecture). A solução implementada segue o algoritmo de saliência de Itti et al. e no decurso deste trabalho usa-se uma NVIDIA 9800GTX+ com 128 núcleos CUDA de forma a obter um desempenho de 25 imagens a cores processadas por segundo, com uma resolução de 640 480 píxeis. Os resultados deste trabalho demonstram que esta implementação é 27,5x mais rápida do que a sua homóloga em CPU, usando as funcionalidades da biblioteca OpenCV (Open Source Computer Vision) que já recorre a várias optimizações. Face a outras soluções publicadas, neste trabalho conseguiu-se um desempenho superior, ao contrário de outros está disponível em open source e disponibilizou-se um guia de utilizador com a finalidade de auxiliar a comunidade científica no uso deste sistema. Os resultados obtidos e a facilidade de integração permitem, como proposto para trabalho futuro, a integração no IMPEP (Integrated Multimodal Perception Experimental Platform) e em num Ar.Drone da Parrot. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,186 | Encaminhamento de ligações multiponto | problema de Steiner,otimização multi-objetivo,tabu search,ligações multiponto-multiponto,Steiner problem,multi-objective optimization,tabu search,multipoint-tomultipoint virtual connections | O objetivo deste trabalho foi o estudo do problema de Steiner em grafos e sua aplicação na determinação de ligações multiponto-multiponto em redes de Telecomunicações, em particular em redes de transporte. Sendo assim, estudou-se mais profundamente uma heurística de referência para o problema de Steiner e ainda uma meta-heurística que obtém muito bons resultados para este problema. Em problemas reais, para além de se querer obter as árvores de menor custo (aditivo) para a interligação de um subconjunto de nós da rede envolvidos em cada ligação multipontomultiponto, custo esse que pode representar, por exemplo, a ocupação de cada link, também se pode pretender obter as árvores com um número mínimo de arcos, por forma a que as ligações multiponto-multiponto possam ser implementadas com o mínimo de recursos da rede. Assim formula-se um problema de Steiner bi-critério para o qual se propõe uma extensão da meta-heurística anterior de modo a resolver esse problema. Os resultados obtidos pela implementação da meta-heurística original (mono-critério) são comparados exaustivamente com os resultados obtidos pelos seus autores, o que permitiu tirar conclusões sobre a forma pouco clara como estes últimos resultados foram conseguidos, bem como identificar aspetos em que a meta-heurística poderia ser melhorada. Estas conclusões foram fundamentais para o desenvolvimento de uma meta-heurística, baseada em princípios idênticos à anteriormente referida, para a resolução do problema bi-critério. No problema bi-critério, a meta-heurística desenvolvida revelou-se bastante superior a três outras heurísticas desenvolvidas anteriormente para a resolução do mesmo problema. Os resultados obtidos permitem ainda identificar aspetos que podem vir a ser melhorados em trabalhos futuros. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,205 | Transferência de Energia sem contactos para cargas de Baterias de Veículos Eléctricos | IPT,topologias ressonantes,estrutura de acoplamento magnético,geometria circular,geometria DD,IPT,resonant topologies,magnetic coupling structure,circular pad,DD pad | O veículo eléctrico (VE) é o próximo patamar de evolução no sector dos transportes. O seu elevado rendimento e performance, torna-o num substítuto viável aos veículos de combustão interna. A electricidade é a fonte de energia do VE e à semelhança de um veículo de combustão interna, necessita de ser armazenada dentro do veículo, através do uso de baterias. Os actuais sistemas de carregamento de baterias necessitam da intervenção do utilizador no processo de carregamento. Esta desvantagem pode ser superada através do uso de sistemas transferência de energia por indução (IPT), tornando o processo de carregamento mais seguro e cómodo. Os sistemas IPT, permitem a transferência de energia para grandes entreferros através de um campo magnético variável. As topologias ressonantes aumentam a capacidade de transferência de energia e o rendimento dos sistemas IPT. Neste trabalho, foram analisadas diferentes topologias ressonantes, sob diferentes condições de funcionamento. Um sistema IPT, é constituído maioritariamente por três constituintes: uma fonte de alimentação de alta frequência, uma estrutura de acoplamento magnético e um controlador de tensão das baterias. Assim, no âmbito desta dissertação, foi realizado um estudo comparativo das diferentes estruturas de acoplamento magnético existentes. Nas estruturas selecionadas, foram analisados diferentes parâmetros tais como o rendimento, gama de frequências de funcionamento, capacidade de transferência e parâmetros físicos, para diferentes posições de carregamento, níveis de potência e topologias ressonantes. Os níveis de radiação emitida pelas estruturas de acoplamento magnético e a sua interacção com o ser humano também foi alvo de estudo. Todas as geometrias seleccionadas foram modelizadas num software de elementos finitos. Os resultados obtidos por simulação foram posteriormente validados experimentalmente com recurso a vários protótipos desenvolvidos durante a dissertação. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,217 | Análise do impacto de ações de gestão da procura na fiabilidade em SEE | Fiabilidade,Gestão da Procura,Estratégia Evolucionária,Modelos Fisicamente Baseados,Reliability,Demand Response,Evolutionary Strategy,Physically BasedModels | Os Sistemas de Energia Elétrica (SEE) têm vindo a evoluir no sentido de fornecer energia aos consumidores de uma forma segura e fiável. Uma das vertentes da fiabilidade é a adequação da geração à procura, ou seja a capacidade de satisfazer a procura em cada instante de tempo. Como em qualquer sistema, os componentes dos SEE estão sujeitos a avarias e, por isso, é necessário haver redundância para que seja possível atingir bons índices de fiabilidade nos SEE. Quando se pretende aumentar a fiabilidade de um SEE, pode aumentar-se a redundância do mesmo aumentado a capacidade de geração, o que tipicamente tem sido feito pelos operadores de eletricidade. A gestão da procura, tem ganho relevo quer como recurso utilizado de forma ativa na operação e funcionamento dos SEE, quer para facilitar a penetração das renováveis, facilitar a acomodação de novas cargas (por exemplo os veículos elétricos) e também como recurso a ser usado para melhorar os índices de fiabilidade dos SEE. Com a evolução dos SEE para as chamadas redes inteligentes (Smart Grids na terminologia anglo-saxónica), com extensivo recurso às tecnologias da informação e comunicação (TIC), criou-se a possibilidade de utilizar de forma ativa os recursos do lado dos consumidores. Assim sendo, o objetivo deste trabalho é averiguar se, a aplicação de ações de gestão da procura terá impactos nos índices de fiabilidade dos sistemas de energia elétrica. Para tal, foi implementada uma abordagem capaz de identificar as ações de controlo, simular o seu impacto nos padrões de consumo das cargas e avaliar o efeito das mudanças no consumo nos índices de fiabilidade. A abordagem implementada passou pelo recurso a uma estratégia evolucionária que, num processo iterativo em conjunto com um modelo fisicamente baseado que permite reproduzir o funcionamento das cargas de utilização final, permitiu identificar as ações e avaliar o impacto em termos de índices de fiabilidade. A abordagem foi implementada em Matlab. Os resultados obtidos com este trabalho permitem demonstrar que, é realmente possível obter melhorias nos índices de fiabilidade de um SEE com a aplicação de ações de gestão da procura aplicadas a grupos de cargas sem que, para isso, o desconforto associado tome valores demasiado elevados. Mostrou-se ainda que é possível melhorar os índices de fiabilidade do sistema de geração mesmo quando é retirada de serviço uma unidade geradora. O presente trabalho foi desenvolvido no âmbito da unidade curricular Dissertação do Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores, lecionada no Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Faculdade de Ciências e Tecnologias da Universidade de Coimbra, no ano letivo 2015/2016. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,219 | Efeitos das injeções distribuídas no sistema de proteção das redes eléctricas de distribuição | Geração Distribuída,Coordenação de Proteções,Religador,Fusível,Distributed generation,Protection Coordination,Recloser,Fuse | O consumo de energia elétrica global está a crescer a uma taxa anual estabilizada de três por cento devido, em grande parte, ao rápido crescimento da população e da tecnologia disponível. Para responder a este aumento é inevitavelmente necessário aumentar os níveis de produção de energia. Por outro lado, a necessidade de redução da dependência da utilização de fontes de energia emissoras de CO2 e os últimos avanços na tecnologia de exploração de energia renovável têm propiciado a instalação de unidades de produção que usem como base esta forma de energia. A instalação de unidades de produção distribuída implica porém, mudanças na configuração das redes de energia. Esta dissertação tem como objectivo oferecer uma contribuição para a caracterização e resolução de problemas que se registam ao nível do sistema de proteções das redes de distribuição onde se integram unidades de produção distribuída. Para tal, são caracterizados os problemas típicos dos sistemas de proteção descritos na literatura científica, é dado foco a um deles identificando algumas das propostas de mitigação e finalmente são efetuados testes com base num caso de estudo em ambiente de software de simulação, tendo em vista a obtenção de propostas de soluções de mitigação economicamente viáveis. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,226 | Transferência de potência sem fios | transmissão de energia sem fios,antenas,adaptação,campo próximo,ressonâncias magnéticas,wireless power transmission,antennas,matching,near-field,magneticresonance | O grande avanço tecnológico que se foi verificando com o decorrer dos anos com o surgimento de novos equipamentos electrónicos tais como telefones móveis, tablets, laptops, etc., veio despertar um grande interesse na transmissão de energia sem fios, algo que já há muitos anos foi objecto de estudo por parte de Nikola Tesla mas que não obteve bons resultados. A transferência de energia sem fios pode ser alcançada, no campo próximo, através de ressonâncias magnéticas fortemente acopladas. Contudo, neste tipo de sistemas a antena transmissora está fracamente acoplada ao campo de radiação, de modo que a radiação de campo distante é insignificante e apenas as trocas de energia relevantes são através do campo próximo de acoplamento das antenas transmissora e receptora. Nesta tese, eu descrevo o desenvolvimento de um novo sistema de transferência de energia sem fios via antenas helicoidais fortemente acopladas alimentadas pelo ponto central. É mostrado que este sistema pode transferir energia com uma eficiência de até 31.24% e com uma distância de até 94 cm quando a antena receptora está conectada a um LED (Light Emitting Diode). | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,238 | Classificação automática de páginas web usando features visuais | Classificacão de páginas web,extracão de features,Blogs,term frequency-inverse document frequency,SIFT,low-level,Web page classification,feature extraction,Blogs,term frequency-inverse document frequency,SIFT,low-level | O mundo da internet cresce a cada dia que passa. Existe um enorme numero de p´aginas web activas neste preciso momento e muitas mais s˜ao lan¸cadas a cada dia que passa. E impossivel ´ realizar uma classifica¸c˜ao manual destas p´aginas web. J´a foram realizados diversos trabalhos nesta ´area. A maioria delas apenas utiliza a informa¸c˜ao do texto da p´agina web, ignorando o conte´udo visual das mesmas. Neste trabalho mostramos que o conte´udo visual melhora as precis˜oes dos classificadores que utilizavam apenas texto. Para isso foram extra´ıdas caracter´ısticas de texto das p´aginas web utilizando o m´etodo term frequency-inverse document frequency. Foram extra´ıdos dois tipos de caracter´ısticas visuais: as caracter´ısticas low-level e as caracter´ısticas locais SIFT. Sendo que o n´umero de caracter´ısticas SIFT ´e extremamente alto, foi criado um dicion´ario utilizando o m´etodo “Bag-of-Words”. Depois de exta´ıdas, foram feitas todas as combina¸c˜oes poss´ıveis entre estes trˆes tipos de caracter´ısticas. Foi utilizado tamb´em o m´etodo Chi-Square que seleciona as melhores caracter´ısticas. Na classifica¸c˜ao, foram utilizados quatro classificadores diferentes. Foi realizada uma classifica¸c˜ao multi-label, onde introduzindo p´aginas web desconhecidas pelos classificadores, os mesmos previam o t´opico principal dessa p´agina. Foi tamb´em realizada uma classifica¸c˜ao bin´aria onde apenas foram utilizadas as features visuais para verificarem se uma p´agina web ´e um blog. Foram obtidos bons resultados que mostram que realmente adicionando o conte´udo visual ao texto, as precis˜oes dos classificadores melhoram. A melhor classifica¸c˜ao foi obtida quando utilizadas apenas quatro categorias diferentes, onde foi obtida uma precis˜ao de 98%. Posteriormente foi desenvolvida uma aplica¸c˜ao web com o objectivo de um utilizador conseguir descobrir qual o t´opico principal de uma p´agina web apenas inserindo o seu URL. Pode ser acedida em “http://scrat.isr.uc.pt/uniprojection/wpc.html”. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,239 | Dimensionamento de um sistema fotovoltaico para autoconsumo para um edifício ligado à rede pública de distribuição | Sistema solar fotovoltaico,Microprodução,Dimensionamento ótimo de microprodução,Solar photovoltaic system,Micro production,Micro production optimal dimensioning | O presente trabalho foi desenvolvido no âmbito da Dissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores, no ramo de Energia, no ano letivo 2013/2014. Este trabalho tem como objetivo desenvolver uma ferramenta de simulação de apoio para o dimensionamento de sistemas solares fotovoltaicos de microprodução para uma dada localização e analisar a sua viabilidade económica, de acordo com a legislação em vigor. É feito um estudo breve do estado da arte da tecnologia solar fotovoltaica, seguido do seu funcionamento. Segue-se uma abordagem do conceito de microprodução aplicada à tecnologia solar fotovoltaica e a evolução da legislação ao qual lhe diz respeito. Por fim, é explorado o algoritmo desenvolvido que integra a ferramenta de simulação que é usada para analisar um estudo de caso em que se pretende determinar, de forma aproximada, o retorno de investimento tendo em conta a remuneração obtida com a produção de eletricidade. Para isto recorreu-se a várias ferramentas de simulação e cálculo, nomeadamente o simulador PVGIS, o programa Matlab da Mathworks e a folha de cálculos do Microsoft Excel. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,241 | Colocação em serviço de um gerador eólico duplamente alimentado | Eólica,Alstom,DFIG,Pré-operacionais e Comissionamento,Wind,Alstom,DFIG,Preoperational and Commissioning | A energia Eólica tem vindo a ganhar uma enorme importância por todo o Mundo. A evolução das tecnologias aplicáveis leva à aceitação do mercado que se molda cada vez mais a este tipo de produção. A utilização da energia proveniente do vento remonta à antiguidade, mas só agora com os conceitos tecnológicos emergentes é possível a proliferação de aerogeradores à escala global. Com o aumento da aposta neste tipo de energia, surge assim uma possibilidade de negócio para grandes empresas do ramo, e consequentemente, uma rivalidade saudável proporcionando o acréscimo de investimento no estudo e desenvolvimento de todo o conteúdo eletrónico utilizado desde os geradores aos conversores de potência. Hoje em dia, os variados fabricantes disponibilizam várias soluções para o controlo dos aerogeradores. Os modelos focam-se principalmente no design da turbina eólica, no tipo de gerador e no tipo de eletrónica de potência para ligação à rede elétrica. Estudos de diversos conceitos de produção e estratégias de controlo tornam-se emergentes para dotar os sistemas de maior eficiência, qualidade de serviço e disponibilidade dos equipamentos. O rendimento do sistema é condicionado pelo ponto de funcionamento da máquina, tornando-se necessário inclui-lo no controlo da mesma, através de algoritmos que diferem de fabricante para fabricante, a capacidade de deteção desse mesmo ponto. No âmbito desta tese desenvolvida em ambiente industrial, foram analisados e demonstrados os métodos de preparação para a posta em serviço/comissionamento duma turbina eólica DFIG (double feed indution machine) do fabricante Alstom. Foi feita uma recolha de dados e posterior análise de possíveis falhas durante e após o início de produção de energia da mesma. Todos os dados e motivos de aprendizagem foram maioritariamente adquiridos no parque Eólico Ashegoda em Mekele na Etiópia. Um parque constituído por 54 máquinas do fabricante Alstom para o qual a Endiprev foi subcontratada para executar o comissionamento. Importante evidenciar desde já que a dissertação de mestrado contém alguns pontos confidenciais que não podem em caso algum ser utilizados sem a devida autorização. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,247 | Sistema online de síntese de fala em português | HTS,HMM,MGC,TTS,Síntese,Markov,HTS,HMM,MGC,TTS,Synthesis,Markov | A área de síntese de fala tem vindo a conhecer grandes desenvolvimentos e a ter uma maior adoção nos sistemas que dependem de uma ligação entre uma máquina e um utilizador humano por forma a amenizar e facilitar esta interação. Estas ferramentas tornam os sistemas mais userfriendly e facilitam a adaptação do utilizador à aplicação. As principais preocupações no desenvolvimento destes sistemas prendem-se, sobretudo, no aumento da qualidade do áudio produzido e na diminuição de recursos utilizados, especialmente na redução da base de dados utilizada pelo sistema. As duas soluções mais usadas para este propósito são os sistemas de concatenação e os sistemas de modelos estatísticos. O objetivo desta dissertação é desenvolver um sistema de síntese de fala HTS (HMM-based Text to Speech Synthesis System) baseado em modelos de Markov nãoobserváveis (Hidden Markov Models ou “HMM”) que possa ser implementado numa página web, ou seja, um sistema online de síntese de fala. Está provado que este tipo de sistema consegue melhores resultados face aos sistemas concatenativos, não só ao nível da qualidade da fala produzida, mas também reduz o tamanho da base de dados usada na síntese. Esta solução consegue modelar com sucesso a fala humana, usando modelos estatísticos para descrever a variação da fala na frequência usando a representação espectral na escala de Mel (MGC), a excitação da fala (vozeada ou não vozeada) e a duração de cada segmento de fala. Para criar modelos de fala humana é necessário gravar locuções de fala que contenham pouca entoação e que cujos locutores tenham boa dicção para se obter uma base de dados de treino com boa qualidade. Esta é uma boa base para a síntese de uma fala natural e inteligível. Na fase do treino dos modelos são calculados os parâmetros que descrevem cada uma das frases de treino a partir da análise das locuções gravadas. Finalmente, usa-se o resultado do treino, uma “voz”, que consiste nos modelos de fala, para fazer síntese de fala. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,251 | Identificação e Reconhecimento de Pólipos em Imagens de Colonoscopia | Colonoscopia,SURF,SIFT,PCA,SVM,Árvores Binárias,Colonoscopy,SURF,SIFT,PCA,SVM,Classification Trees | Esta dissertação apresenta um estudo comparativo entre os métodos Speeded Up Robust Features (SURF) e Scale-Invariant Feature Transform (SIFT), como métodos de obtenção de features locais, e entre um Máquina de Vetores de Suporte (SVM) e Árvores de Classificação, como método de classificação. Este estudo foi realizado no âmbito da identificação e reconhecimento de pólipos em imagens de colonoscopias. Foi aplicada uma seleção da Região de Interesse (ROI) baseada em morfologia matemática para eliminar artefactos intrínsecos do método de obtenção de imagens em colonoscopias. Complementarmente às features locais foram utilizadas features extraídas a partir da cor e da matriz de coocorrências em níveis de cinzento (GLCM).Foram realizadas várias experiências com a aplicação do método de Análise de Componentes Principais (PCA) e mostrou-se que utilizando os apenas quatro primeiros componentes principais da matriz de features se obtêm resultados suficientemente significativos para uma classificação robusta. Os métodos de classificação foram testados utilizando o método leave-one-out recorrendo a todo o conjunto de imagens disponíveis. Este trabalho conclui que o sistema com obtenção de features locais utilizando SURF é mais ágil computacionalmente e que as árvores de classificação produzem consistentemente melhores resultados no conjunto de imagens testado. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,254 | Sistemas de codificação para segurança na camada física baseados em técnicas de interleaving aleatório e jamming | Segurança na camada física,Codificação de canal,Jamming,Interleaving,Códigos LDPC (Low Density Parity Check Codes),Physical-layer Security,Channel Coding,Jamming,Interleaving,LDPC codes (Low Density Parity Check Codes) | Nesta dissertação propomos dois esquemas de codificação baseados na combinação de técnicas de jamming, interleaving e códigos de bloco sistemáticos, com elevada capacidade de correção de erros, a fim de melhorar a segurança no meio sem fio, com um custo de energia reduzido e simultaneamente garantindo uma transmissão fiável dos dados. A ideia base consiste em gerar uma chave de interleaving aleatória que é usada para embaralhar a informação enviada pelo transmissor. A chave é enviada para o recetor legítimo durante um curto período de comunicação vantajoso sobre o eavesdropper (que pode ser obtido, por exemplo, através da utilização de jammers). Esta é obtida no lado do recetor, juntamente com o interleaving dos dados e, posteriormente, utilizada para o desembaralhar os mesmos. O destinatário legítimo recebe com maior fiabilidade a chave, o que lhe proporciona a necessária vantagem sobre o eavesdropper. A segurança em rede sem fios resulta de se usar técnicas de interleaving combinadas com jamming para fins de segurança ao invés do seu tradicional uso em garantir robustez a rajadas de erros. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,258 | Sistemas de controlo de iluminação pública | Iluminação Pública,Eficiência Energética,Gestão e Controlo,Telegestão,Luminárias,Lâmpadas,Street Lightning,Energy Efficiency,Management and Control,Telemanagement,Luminaires,Lamps | A Iluminação Pública (IP) faz parte do nosso quotidiano, sendo um fator determinante na nossa qualidade de vida. O crescimento dos custos para as autarquias com a IP conjugado com as metas definidas pela União Europeia para a redução da emissão de gases de efeito de estufa (CO2) até 2020 e a crise económica, têm levado à criação de programas de incentivos que visam o aumento da eficiência energética nos sistemas de IP. As tecnologias usadas na IP têm tido um forte desenvolvimento nos últimos anos, desde o aparecimento de lâmpadas e luminárias mais eficientes, como a luminária LED, ao aparecimento de novos sistemas de controlo e gestão de IP, nomeadamente a telegestão e novos sistemas de controlo de regulação de fluxo em lâmpadas convencionais. Ao longo desta dissertação são analisadas as tecnologias usadas em Portugal na IP, desde as lâmpadas convencionais até às novas luminárias LED. São também descritas as medidas usadas para reduzir custos e aumentar a eficiência energética na IP. Como ilustrativo da aplicação de novas tecnologias em IP são apresentados dois casos de estudo distintos. O primeiro visa demonstrar as vantagens da substituição de um sistema de IP obsoleto e desajustado ao local em que se encontra por uma tecnologia mais eficiente, fazendo um estudo luminotécnico e apresentando soluções LED com e sem controlo. O segundo visa demonstrar que, com os novos balastros reguláveis, é possível obter grandes poupanças e reduções de CO2 sem fazer substituições massivas de tecnologia e, consequentemente, sem um investimento inicial tão avultado, aproveitando a tecnologia instalada que ainda tem um tempo de vida útil considerável. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,265 | Modelação de expressões faciais num avatar usando classificação de biossinais | eletro-oculografia,eletromiografia,expressão facial,emoção,seguimento ocular,avatar,electrooculography,electromyography,facial expression,emotion,eye-tracking,avatar | O reconhecimento do estado afetivo ou emocional dos humanos, pelas máquinas, assunto que se explora já há muito tempo, pretende melhorar a interação entre máquinas/computadores e humanos, adaptando-se a diferentes situações. As expressões faciais são uma das formas que permite a inferência de estados emocionais. Existem várias técnicas de reconhecimento automático de expressões faciais, que passam por técnicas baseadas em processamento de imagem ou vídeo e por utilização de biossinais, mais especificamente sinais eletromiográficos. Nesta tese, foi investigada a utilização de biossinais, nomeadamente sinais eletromiográficos e sinais eletro-oculográficos, para inferir expressões faciais e movimentos oculares. Os músculos faciais permitem detetar expressões, tais como “felicidade”, “tristeza”, “surpresa”, “raiva”, entre outras. A informação do olhar é também relevante, tanto para a criação de novas interfaces de interação homem-máquina como para a dedução de estados emocionais e sociais. Informações como: olhar para cima, olhar para baixo, desviar o olhar são úteis para este fim. Existem várias técnicas de seguimento ocular e também de deteção de piscar de olhos, nomeadamente as que se baseiam no processamento de imagem, na oculografia de infravermelhos, na técnica da bobina escleral e nos biossinais eletro-oculográficos. A fim de mimetizar as expressões faciais efetuadas pelo utilizador, bem como movimentos oculares e movimentos da cabeça (através de um sensor de inércia) foi desenvolvido um avatar 3D. O sistema de deteção incorpora três subsistemas; o primeiro deteta entre quatro expressões faciais (neutra, felicidade, tristeza e raiva), o segundo sistema deteta entre cinco movimentos oculares (“cima”, “baixo”, “direita”, “esquerda” e “piscar de olhos”) e o movimento de “franzir”. Ainda foi desenvolvido um terceiro sistema de seguimento ocular de movimentos horizontais (eye-tracking) recorrendo também a sinais eletrooculográficos. Os dois primeiros sistemas recorrem a um classificador discriminativo linear (classificador de Bayes). Todos estes sistemas foram implementados para funcionamento online. O sistema de reconhecimento de expressões faciais obteve desempenho bastante satisfatório, com uma média de exatidão, entre expressões, de 95,5%, sendo a expressão “tristeza” algumas vezes confundida pelo classificador com a expressão ”raiva” (algo que se refletiu no desempenho global do sistema).Nos testes efetuados, o sistema de reconhecimento de movimentos oculares obteve uma taxa de sensibilidade de 84,7% e um taxa de exatidão de 98,3%. O sistema de seguimento ocular, que foi desenvolvido, apresentou um ótimo desempenho, no seguimento de treze sacadas, e um erro de aproximadamente 3,0 graus na posição final. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,278 | Sistema OFDM multi-símbolo: Uma abordagem multiportadora eficiente | Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM),Prefixo Cíclico (CP),Igualização no Domínio da Frequência (FDE),Block-Windowed Burst OFDM (BWB-OFDM),Eficiência Espectral,Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM),Cyclic Prefix (CP),Frequency Domain Equalization (FDE),Block-Windowed Burst OFDM (BWB-OFDM),Spectral Efficiency | Desde a transmissão do primeiro símbolo Morse as exigências relativas ao aumento da largura de banda não têm abrandado. Com a expansão das comunicações móveis pessoais e da oferta de serviços multimédia, cresce a necessidade de transmitir eficientemente sobre canais de largura de banda limitada, a taxas de transmissão variáveis, e sobre condições de canal hostis. Ao longo das últimas duas décadas, a técnica Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) tem abordado esta questão de forma assertiva devido à robustez que apresenta em canais dispersivos, graças ao intervalo de guarda adicionado a cada símbolo consecutivo e à baixa complexidade na geração do sinal através de uma Transformada Rápida de Fourier (IFFT) que permite dividir a largura de banda do canal em pequenas sub-bandas mais estreitas. Apesar do facto de a adição de um intervalo de guarda conduzir a uma igualização no domínio da frequência (FDE), com apenas um factor multiplicativo por subportadora, esta é pura redundância (que pode variar entre 0.125− 0.25% do período do símbolo), reduzindo a taxa efectiva de transmissão e subsequentemente a eficiência espectral. Além disso, devido à forma retangular do símbolo OFDM, este apresenta elevados níveis de radiação fora de banda, que levam a interferência entre canais adjacentes. O debate actual sobre a próxima geração de redes sem-fios deixa bastante claro que o futuro das comunicações móveis está assente num aumento das taxas de transmissão, maior eficiência espectral e condições de flexibilidade. O objectivo principal deste trabalho é introduzir um novo esquema de transmissão intitulado Block-Windowed Burst OFDM (BWB-OFDM). Esta é uma técnica de transmissão multiportadora que emprega janelas no transmissor com transições mais suaves, que apontam alcançar um compromisso entre taxas de transmissão efectivas mais elevadas e um maior confinamento espectral. Ao impôr maior exigência na igualização no domínio da frequência, a adição do intervalo de guarda deixa de ser necessário, levando a um considerável aumento da eficiência de potência comparado com o CP-OFDM. É também apresentado um receptor apropriado para canais dispersivos, que permitem um ganho de 2 dB relativamente a esquemas OFDM convencionais, em termos de bit-error rate. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,288 | Controlo de um motor síncrono de relutância sem sensor de posição | Motores Eléctricos,Motores Sincronos de Relutância,Modelação e Simulação,SynRM,Electric Motors,Synchronous Reluctance Motors,Modeling and Simulation,SynRM | O capítulo 1 serve de introdução demonstrando a aplicação de acionamentos a velocidade variável, apresentando o motor síncrono de relutância como uma forte alternativa aos motores atualmente utilizados em aplicações industriais e de tração. São listadas as diversas vantagens de se optar por um acionamento sem sensor de posição. O capítulo 2 começa por apresentar os vários algoritmos existentes para estimar a posição e velocidade angular do rotor, listando os seus pontos fortes e as suas limitações. Em seguida apresenta-se a definição das coordenadas utilizadas e o modelo matemático do SynRM que tem como objetivo enquadrar o leitor e proporcionar uma melhor compreensão dos algoritmos apresentados posteriormente. Em seguida são descritos pormenorizadamente os algoritmos mais presentes na literatura para estimação da posição e velocidade angular do rotor em motores síncronos de relutância. São também listadas as limitações de cada método, principalmente no que diz respeito à gama de velocidade da máquina em que cada um pode operar, nas variáveis utilizadas e na possível interferência com o funcionamento normal do motor. No capítulo 3 é apresentada a estratégia de controlo selecionada e a exposição das suas vantagens. É também abordada a escolha dos estimadores a implementar neste trabalho. É feito um estudo das limitações introduzidas pelos estimadores no acionamento e as soluções para resolver essas limitações são apresentadas. Explica-se detalhadamente o projeto e a sintonização das malhas de controlo. Por fim é apresentado um diagrama geral do acionamento sem sensor de posição implementado de forma a dar ao leitor uma visão geral do mesmo. No capítulo 4 são apresentados alguns resultados relativos à simulação onde é comparado o desempenho dos estimadores com duas estratégias distintas. São elaboradas conclusões acerca da estratégia mais adequada para um acionamento sem sensor de posição e é apresentado um resultado com esta estratégia validando os algoritmos desenvolvidos para a implementação experimental. No capítulo 5 é feita uma breve descrição da constituição do acionamento, e são apresentados alguns resultados experimentais obtidos em diferentes regimes de carga e velocidade. É ainda feita uma comparação do sistema a funcionar com e sem sensor de posição e ensaios para avaliar o rendimento do motor. O capítulo 6 contém as principais conclusões retiradas da realização deste trabalho e apresenta sugestões de trabalho futuro. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,296 | Monitorização de consumos no Pólo Universitário - contributo para um campus sustentável | Energia Eléctrica,Monitorização de Consumos,Facturação,Telecontagem,Diagrama de Carga,Zelio Logic,Electric Energy,Consumption Monitoring,Billing,Telemetry,Power load diagram,Zelio Logic | Nos tempos que correm, a monitorização dos consumos energéticos tem cada vez mais importância. Com o crescimento das sociedades e com o avanço da tecnologia, os consumos têm registado um grande aumento, o que é prejudicial não só para o ambiente como também para a economia das famílias ou empresas, uma vez que a facturação da energia também tem vindo a aumentar. No entanto, esse avanço da tecnologia permitiu desenvolver técnicas e equipamentos de monitorização que permitem que os utilizadores possam ter uma informação detalhada dos seus próprios consumos e desta forma identificar e reduzir de forma mais eficaz os desperdícios de energia. Este é cada vez mais um objectivo dos consumidores, não só particulares, como também das empresas, que vêem aqui uma óptima oportunidade para reduzir a despesa. O trabalho desenvolvido nesta dissertação tem como objectivo caracterizar os consumos de energia eléctrica nos vários edifícios do Pólo II da Universidade de Coimbra, registar eventuais alterações em relação aos anos anteriores e demonstrar de que forma a monitorização pode ser útil na racionalização dos recursos energéticos. A análise dos dados realizada neste trabalho permite pensar em novos métodos de análise dos consumos, que podem ser incorporados no sistema de monitorização, com o objectivo de optimizar a análise e melhorar a actuação para reduzir o consumo. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,299 | Odometria Visual usando imagens RGB-D | Visão por computador,Robótica móvel | Neste trabalho, um dos problema a resolver é a localização de um robô móvel num espaço desconhecido e estruturado. Este problema pode ser resolvido por um sistema que realize a Odometria Visual. A Odometria Visual é uma área da visão por computador que pode ser aplicada à robótica móvel, e tem como principal objectivo estimar a pose de um agente (por exemplo um robô móvel) através do uso de câmaras. Além disso, surge como uma alternativa à odometria usual (por encoders) e não depende das características das rodas e irregularidades do piso. Nesta dissertação é apresentado um algoritmo de Odometria Visual e efetuada uma avaliação do seu desempenho. O algoritmo em questão denomina-se RGB-D SLAM, está implementado no sistema ROS e requer o uso de câmaras RGB-D. Uma plataforma experimental constituída por um robô móvel e um sensor Kinect é utilizada para executar diferentes percursos experimentais em ambientes interiores, com a finalidade de avaliar o desempenho do algoritmo. O algoritmo é avaliado de acordo com o erro da trajectória, obtido entre a trajectória realmente percorrida pela plataforma (ground truth) e a trajectória estimada. Para analisar este erro mais detalhadamente foram criadas métricas de avaliação de erro em Matlab. As conclusões do trabalho são retiradas com base nos resultados dos percursos, desta forma é possível saber quais os percursos onde o algoritmo apresenta o melhor desempenho. Além disto, são descritos os componentes da plataforma e também todo o processo da Odometria Visual. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,301 | Qualidade de energia eléctrica : caracterização de cavas de tensão em redes MT | Energia eléctrica | A ocorrência de um defeito num Sistema de Energia Eléctrica poderá causar a interrupção da alimentação, pelo que este deverá ser detectado, localizado e eliminado no mais curto espaço de tempo possível. Nas redes de Distribuição, devido muitas vezes ao número reduzido de informação disponível, a determinação da localização dos defeitos é uma tarefa árdua e morosa. Consequentemente, impõe-se o recurso por parte das Operadoras de Rede a métodos que, contribuindo para uma diminuição do número de eventos de Cavas de Tensão, assegurem a redução e frequência, das falhas de alimentação. Esta dissertação aborda métodos de classificação de Cavas de Tensão destinados a melhorar a compreensão da compatibilidade entre as instalações e o fornecimento de electricidade. Neste documento é também feito uma análise de alguns dados de monitorização de Cavas de Tensão. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,302 | Análise do desempenho energético do Campus da Escola Superior Agrária de Coimbra | Auditoria Energética,Racionalização de Consumos,Eficiência Energética | O presente documento foi redigido no âmbito da dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e Computadores da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra. O trabalho desenvolvido em parceria com a Escola Superior Agrária de Coimbra (ESAC), encontra-se centralizado na necessidade de redução de consumos do campus da mesma. O principal objectivo de uma auditoria energética é analisar as condições de utilização da energia nos edifícios, e perceber onde estão os maiores desperdícios de energia. Para se poder fazer uma análise confiável, seguiram-se vários procedimentos, nomeadamente visitas aos locais, dialogo com responsáveis para um melhor entendimento do modo de funcionamento de cada local, bem como monitorizações nos quadros e recolha e de dados de facturação. Depois de feitos os vários estudos, foram identificadas algumas Oportunidades de Racionalização de Consumos (ORC). Conclui-se que além da importância de projetar e equipar eficientemente, é de extrema relevância a utilização dos diversos equipamentos por forma a garantir uma boa eficiência energética. Para tal, é necessário um acompanhamento constante dos edifícios assim como o total conhecimento dos mesmos. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,306 | Auditorias Energéticas de acordo com o DL 34/2011 no âmbito da instalação de sistemas de minigeração solar fotovoltaica (Projeto em Colaboração com a empresa SINERGIAE | Economia da energia,Energia fotovoltaica | Atualmente, a discussão de temas como a crise económica mundial, o aquecimento global, o preço e o esgotamento dos combustíveis fósseis, contribuem para a construção de um futuro sustentado pela utilização de energias renováveis, cujos impactos ambientais são nulos. Das diferentes fontes de energia renovável, a energia solar é a mais promissora uma vez que aproveita a energia gerada pelo Sol, tanto como fonte de calor ou de luz. A conversão da energia solar em energia elétrica é feita através de sistemas fotovoltaicos. Na União Europeia, Portugal é um dos países com maior potencial de aproveitamento de energia solar, a seguir à Grécia e à Espanha. Sendo assim, o desenvolvimento do setor fotovoltaico será importante, na medida em que contribui para o desenvolvimento da economia e na redução da dependência energética nacional. Desta forma, foram criadas estratégias necessárias para o seu crescimento. Entre elas, está a criação do DL nº34/2011, que define as normas necessárias à instalação de sistemas de minigeração fotovoltaica. O trabalho realizado no âmbito desta dissertação consiste na realização de auditorias energéticas segundo o Decreto de Lei 34/2011, de 8 de março, com vista à instalação de sistemas de minigeração, baseados na energia solar fotovoltaica. Através destas auditorias, pretendeu-se identificar as oportunidades de racionalização de consumo, que contribuem para uma melhoria significativa dos consumos energéticos, e identificar algumas condicionantes técnicas e legislativas à instalação dos sistemas fotovoltaicos | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,307 | Propriedades termofísicas do biodiesel : medição da velocidade ultrassonora e respetiva correlação com o número de cetano | Economia de energia,Energia renovável,Biodiesel | O biodiesel, definido geralmente como os ésteres metílicos de ácidos gordos (FAME, do inglês Fatty acid methyl esters), de óleos vegetais ou gorduras animais, é uma alternativa ao diesel convencional, proveniente do petróleo e está a ser aceite por um número cada vez maior de países. As propriedades dos ácidos gordos que compõem o biodiesel determinam as propriedades do combustível. Assim sendo, o estudo da relação entre as propriedades do biodiesel e a sua composição em termos de ésteres metílicos é muito importante. A velocidade ultrassonora é um parâmetro acústico importante que pode ser relacionado com o número de cetano, as emissões de NOx (óxidos de nitrogénio) provenientes da combustão e a composição dos ésteres metílicos presentes no biodiesel. Assim, o principal objetivo deste trabalho é efetuar medidas de velocidade ultrassonora nos ésteres metílicos puros e em algumas amostras de biodiesel sintético. No método experimental foi usada uma célula acústica cilíndrica. A célula é previamente cheia com a amostra do líquido que se pretende estudar e de seguida, através do uso de dois transdutores acústicos (um usado como emissor da onda e outro como recetor) os ultrassons vão percorrer o líquido. Os sinais são encaminhados para um osciloscópio digital que permite transferir os dados obtidos para um computador onde são processados por forma a determinar a velocidade ultrassonora. De seguida foi realizada uma calibração da célula usando três líquidos padrão, água Mili-Q, tolueno (pureza de 99%) e 1,4 – butanediol (pureza de 99%). A calibração foi obtida com desvio padrão, σu, de 1.285 m.s-1 , e um desvio médio absoluto, AAD%, de 0.070. De seguida foram realizada medidas de velocidade ultrassonora em seis ésteres metílicos e cinco amostras de biodiesel numa gama de temperaturas de 288.15K a 253.15K. Os resultados evidenciaram uma diminuição da velocidade do relacionada com um aumento da temperatura. Foram de seguida estabelecidas correlações entre o número de cetano e a velocidade ultrassonora com um desvio padrão, σCN, na ordem da unidade e com um coeficiente de correlação múltipla, R, tipicamente de 0.999. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,308 | Velocidade do som e compressibilidade em líquidos iónicos | Líquidos iónicos,Célula acústica,Velocidade ultrassónica | Os líquidos iónicos são uma classe de sais iónicos orgânicos constituídos por catiões orgânicos combinados com aniões orgânicos ou inorgânicos, que se encontram no estado líquido a temperaturas abaixo dos 100ºC. Têm sido considerados compostos atrativos com propriedades intrínsecas únicas desejáveis à sua utilização no âmbito de uma química mais sustentável, e por isso, o conhecimento destas é necessário para estabelecer uma relação entre a sua estrutura química, interações iónicas e as suas características. Assim, o principal objetivo deste trabalho é obter medidas de velocidade ultrassónica nos líquidos iónicos, a fim de estudar essa propriedade. No método experimental foi usada uma célula acústica cilíndrica que é previamente cheia com a amostra do líquido purificado em estudo e, através do uso de dois transdutores acústicos (um usado como emissor da onda e outro como recetor), os ultrassons vão percorrer o líquido. Os sinais são transmitidos para um osciloscópio digital que permite transferir os dados obtidos para um computador onde são processados por forma a determinar a velocidade ultrassónica. Seguidamente, foi realizada uma calibração da célula usando líquidos padrão: água mili-Q, tolueno (pureza 99 % de ) e 1,4 – butanediol (pureza de ). A calibração foi obtida com desvio padrão ( ) de , e um desvio médio absoluto (DMA%) de 0,07. Obtiveram-se medidas da velocidade acústica de sete líquidos iónicos, nomeadamente do tipo amónio, fosfónio e imidazólio, numa gama de temperaturas de a . Os resultados evidenciaram uma diminuição da velocidade relacionada com um aumento da temperatura. Foram calculadas compressibilidades isentrópicas e molares a partir da velocidade do som e de valores da literatura de densidade e tensão superficial. Estabeleceram-se correlações das compressibilidades molares com a finalidade de mostrar que estas se mantêm praticamente constantes com variação de temperatura, apresentando um desvio padrão, em média de . Por fim, foram obtidos os valores da velocidade nestes líquidos com a expressão de Auerbach e comparados com os determinados experimentalmente. Sugere-se que esta relação seja alvo de alguns ajustes para líquidos iónicos. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,309 | Comportamento de motores eléctricos com accionamentos electrónicos e com perturbações da qualidade de energia | Motor de indução,Motor síncrono de relutância | Os motores elétricos em aplicações industriais são responsáveis pelo consumo de 40% da energia elétrica produzida mundialmente. Na Europa, representam 70% do consumo da indústria. No setor terciário, os motores consumem 1/3 do consumo total de energia. Os motores elétricos são responsáveis pela conversão de energia elétrica em energia mecânica. O sistema não é composto apenas pelo motor elétrico. O sistema completo integra, normalmente, uma fonte de energia, um motor elétrico, a transmissão mecânica, a carga mecânica e por vezes um variador eletrónico de velocidade. Os motores elétricos podem ser utilizados numa elevada gama de aplicações. O seu desenvolvimento e aumento de performance é um aspeto fundamental, pois o aumento de eficiência vai permitir uma redução quer no consumo de energia elétrica quer nas emissões de CO2 que lhe estão associadas. A introdução no mercado de motores de alta eficiência em muito se deve a normas IEC que divulgam a performance, classificação de eficiência e limites mínimos de outros parâmetros dos motores e credibilizam as caraterísticas indicadas pelo fabricante. A eficiência do motor de indução IE3 e do motor síncrono de relutância IE4 testados nesta dissertação de mestrado é medida usando o método direto e pela segregação das perdas de acordo com as normas IEC 60034-2-1 e 60034-2-3. A introdução de dispositivos eletrónicos e a degradação da qualidade de energia afeta significativamente a eficiência e tempo de vida útil dos motores. É apresentada uma análise comparativa entre o motor de indução e o motor síncrono de relutância para várias aplicações e a influência do VSD na vida útil dos motores. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,311 | Avaliação de impactos da microgeração e da gestão da procura em redes radiais MT | Rede eléctrica,Energia eléctrica | Os sistemas de energia eléctrica, tal como os conhecemos, quer seja por razões técnicas, económicas e/ou ambientais, têm vindo a sofrer diversas alterações nos seus paradigmas. As redes eléctricas inteligentes representam uma nova era das redes de energia eléctrica, em que estas permitem um controlo, monitorização e comunicação ao longo de toda a rede, potenciando, desta forma, uma utilização integrada de recursos, tais como, a microgeração e as acções de Gestão da Procura. A presente dissertação pretende, portanto, avaliar os possíveis impactos, em regime permanente, da introdução dos sistemas de microgeração e das acções de gestão da procura em redes radiais trifásicas de distribuição de energia eléctrica. Assim, para proceder ao estudo proposto, foi desenvolvida uma ferramenta que se caracteriza pela possibilidade de análise a redes de média tensão com redes de baixa tensão alocadas nos seus barramentos. Com o intuito de analisar a incerteza relativa à carga, foi também implementado um método baseado em simulações de Monte Carlo, que faz uso de técnicas de Data Mining, para o tratamento da incerteza. Com o intuito de se avaliar os diversos impactos resultantes da aplicação dos recursos acima mencionados nas redes de distribuição de energia eléctrica, realizaram-se diversas simulações distintas, com o objectivo de analisar diferentes cenários possíveis. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,312 | Sistema de monitorização de consumos para o Pólo II :escolha de indicadores para análise de desempenho energético dos edifícios | Eficiência energética,Polo II,Monitorização de consumos elétricos | A monitorização dos consumos elétricos é cada vez mais importante, sobretudo quando se fala de um agregado de edifícios, como é o caso do Pólo II da Universidade de Coimbra. A recolha e análise de dados permite identificar desperdícios, fazer comparações entre edifícios e desta forma conseguir uma diminuição de consumos, o que por sua vez leva a uma poupança orçamental e a contribuição para um planeta mais limpo e saudável. É neste paradigma que surge este projeto de monitorização do Pólo II da UC, encontrando-se a sua implementação no terreno ainda numa fase inicial. O objetivo final deste projeto consiste em ter monitorização de consumos em todos os edifícios do Pólo II da UC e que esta informação seja disponibilizada aos gestores da manutenção bem como aos seus utilizadores. Nesta fase inicial já se encontra um sistema de monitorização montado no DEEC, sendo neste que recaiu a grande maioria da análise aqui apresentada. Neste trabalho foi descrito o sistema de monitorização que está implantado no DEEC, bem como os equipamentos utilizado e os custos associados a implementação deste projeto. Foi também feita uma estimativa do custo global do sistema de monitorização do Pólo II da UC. Ao longo deste trabalho procurou-se obter e estudar vários indicadores para integrar futuramente no sistema de monitorização do Pólo II da UC, no módulo de visualização e análise de consumos. Estes indicadores energéticos foram calculados através da faturação e da telecontagem e posteriormente analisados no sentido de ver quais os departamentos do Pólo II da UC que apresentam os melhores comportamentos energéticos. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,313 | Otimização de lentes | Óptica,Lentes | Neste trabalho foi desenvolvido um programa (na linguagem de programação C++) com o intuito de otimizar a forma da Lente de uma luminária a LED, para vários tipos de objetivos (em iluminação) desejados. Fez-se o estudo considerando o modelo para a luz sob o ponto de vista da óptica geométrica, i.e., como um conjunto de raios, uma vez que é o mais usado em meios homogêneos (como as lentes). Começou-se por partir da análise do algoritmo de Computação Gráfica, Ray Tracing, para o entendimento geral da óptica do problema. Este algoritmo é bastante semelhante ao que foi implementado neste trabalho, havendo muita documentação disponível, tanto ao nível matemático/físico, como computacional (código C++). À semelhança do Ray Tracing foram usadas: equações de semi-rectas para cada raio luminoso; a Lei de Snell-Descartes, para o cálculo do raio transmitido; a Lei de reflexão, para o cálculo do raio refletido, etc. Neste trabalho fez-se o estudo a 2D (muitas variáveis têm a componente Z, mas não foi feito o cálculo matemático para 3D). Ao nível do algoritmo usado para otimizar o problema, estudou-se e implementou-se um Algoritmo Genético (AG). Optou-se por o AG uma vez que a solução do problema que se quer encontrar depende de fatores estocásticos/não determinísticos. Este é um processo iterativo em que a população vai evoluindo até encontrar a melhor solução possível. Variando diversos parâmetros, encontram-se lentes diferentes para vários tipos de função de avaliação. Este programa é bastante útil para a conceção duma lente freeform, uma vez que o desenho duma lente à mão (para cumprir certos objetivos rigorosos) é bastante difícil. Os resultados finais foram promissores, e de forma geral bons (para os parâmetros usados, que são dos mais simples), tendo em conta os objetivos traçados e desejados. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,314 | Cálculo de um par de caminhos maximamente disjuntos ou de um par de caminhos disjuntos nas avarias, de custo aditivo mínimo | Redes de telecomunicações,Protecção | Atualmente, com o crescente volume de tráfego em redes de telecomunicações, é de extrema importância a proteção das ligações ponto a ponto estabelecidas ao longo da rede, com o objetivo de evitar interrupções de serviço. Um SRLG (Shared Risk Link Group) é um conjunto de elementos da rede que têm um risco comum de falha. Os protocolos de encaminhamento podem distribuir informação acerca dos SRLG que podem afetar cada arco da rede, pelo que se torna importante o desenvolvimento de algoritmos eficientes para a determinação de caminhos disjuntos ou maximamente disjuntos nos SRLG. Um par de caminhos disjuntos nas avarias é um par de caminhos totalmente disjuntos ou que podem ter em comum elementos resilientes, ou seja que estão protegidos numa camada inferior. No presente trabalho, desenvolvido no âmbito de um contrato de I&D com a PT Inovação, foram estudados e implementados vários algoritmos: em primeiro lugar um algoritmo de cálculo de um par de caminhos maximamente disjuntos nos nós, de custo aditivo mínimo, que garante que a solução obtida é ótima; em segundo lugar três algoritmos de cálculo de um par de caminhos maximamente disjuntos nos nós e nos SRLG. Cada um desses três algoritmos, propostos no âmbito deste trabalho, são extensões/adaptações de heurísticas para a determinação de pares de caminhos disjuntos nos SRLG; finalmente foi implementada uma heurística, que procura obter um par de caminhos totalmente disjuntos nos nós, exceto em nós extremos de arcos resilientes partilhados por esse par de caminhos. Os algoritmos foram desenvolvidos tendo em vista a sua utilização em PCE (Path Computation Element) integrados em equipamentos de redes GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching). Dado que os PCE integrados têm tipicamente recursos computacionais (capacidade de processamento e quantidade de memória) limitados, procurouse otimizar os algoritmos implementados. Foram realizados testes de desempenho das rotinas implementadas, tendo-se verificado que o algoritmo de cálculo de um par de caminhos maximamente disjuntos nos nós, de custo aditivo mínimo, é perfeitamente adequado ao PCE utilizado nos testes. As implementações dos algoritmos de cálculo de um par de caminhos maximamente disjuntos nos nós e nos SRLG, mostraram poder ser utilizadas num PCE no plano de controlo desde que o número de iterações permitido fosse limitado. A última heurística desenvolvida poderá ser utilizada num PCE apenas no plano de gestão uma vez que os tempos de execução não são compatíveis com a sua utilização no plano de controlo, para a rede fornecida pela PT Inovação. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,325 | Shale gás : Tecnologia, mercado, impactos | Shale gás,Hidrocarbonetos | O shale gás é um recurso não convencional de hidrocarbonetos que está preso dentro de formações rochosas de xisto. O termo não convencional tem a ver com as características do reservatório que tornam a sua caraterização mais complexa e a sua exploração económica significativamente mais cara em relação aos reservatórios convencionais que, dada a tecnologia e o nível de informação existentes, levam a uma maior dificuldade na sua extração, sendo necessária uma tecnologia mais avançada e cara. A fraturação hidráulica é a técnica mais importante para a exploração e o desenvolvimento de shale gás que, combinada com a perfuração horizontal, maximiza a extração, tornando-se este tipo de aplicação decisiva para viabilizar o desenvolvimento e a produção de formações deste recurso. Ao contrário do gás natural e do petróleo, o shale gás tem sido encontrado em diversos locais de todo o mundo, em áreas que anteriormente não tinham reservas de gás exploráveis, constituindo, assim, um recurso com um grande potencial para transformar a indústria de energia do mundo. Toda a produção de energia cria risco de segurança e ambiental, e alguns países estão dispostos a assumir maiores riscos ambientais do que outros para promover a produção de shale gás com o objetivo bem definido de se tornarem auto-sustentáveis e não estarem dependentes de importações de outros países para a satisfação das suas necessidades energéticas. Nesta dissertação é analisada a situação de desenvolvimento da exploração do shale gás, através de uma caracterização mundial, baseada em fontes de informação de domínio público, com especial referência a alguns países que possuem maiores desenvolvimentos deste recurso, perspetivando o futuro e dando a conhecer as principais empresas desta área. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,326 | Controlador e interface android para equipamento de reabilitação dos Membros Inferiores | Bicicleta estática ativa,Sensores de força,Reabilitação de membros inferiores,Microcomputador,Placa de processamento de sinal,Android | Esta dissertação teve como objetivo a criação de um sistema de controlo de uma bicicleta estática ativa que inclui uma interface Android (para telemóvel ou tablet). O sistema desenvolvido faz parte de um equipamento de reabilitação dos membros inferiores (pernas) que consiste numa bicicleta estática ativa que inclui um motor DC, sensores de força nos pedais para aquisição da força exercida pelo utilizador em cada pedal e um sensor de batimentos cardíacos. Esta bicicleta é inovadora pois permite fazer a distinção entre ambos os membros inferiores do utilizador, permite determinar a força aplicada nos pedais e controlar o movimento consoante estas forças. É vocacionada para a reabilitação de pessoas que sofreram acidentes e estão a recuperar de intervenções cirúrgicas, AVCs e outras patologias. Foi criado uma placa de processamento de sinal para condicionamento dos sinais provenientes dos sensores de força dos pedais, do sensor de batimentos cardíacos e controlo do motor DC. O trabalho desenvolvido focou-se ainda na utilização de um microcomputador (Odroid C1) para processamento dos dados e interação com o utilizador (médico ou paciente) através de uma interface gráfica criada para dispositivos Android. Esta aplicação móvel permite o registo do utilizador numa base de dados online de fácil acesso e permite também visualizar os dados provenientes dos sensores de força colocados nos pedais. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,327 | Caracterização de consumos residenciais para ações de Demand Response | Consumo de energia,Eficiência energética,Energia eléctrica | Nesta tese é feita uma abordagem baseada na caracterização dos consumos de DR (demand response). Na futura Smart Grid, o DSM (demand side management) irá melhorar a estabilidade da rede e garantir o fornecimento de energia segura. Exemplos de dispositivos viáveis para a DR são as cargas residenciais (por exemplo, máquinas de lavar roupa, termoacumulador, máquinas de lavar louça e máquinas de secar roupa) e os veículos elétricos (por exemplo, veículos elétricos híbridos, VEHPs). Em larga escala a DR é particularmente desafiadora; um grande número de dispositivos podem precisar de ser geridos tendo em conta as restrições de usuários, minimizando os custos globais de fornecimento de energia elétrica. A incerteza e a dinâmica do comportamento do consumidor e o aumento dos custos de eletricidade agravam ainda mais a complexidade da DR em grande escala. Esta tese propõe um simulador para resolver o problema de alocação de carga com a PTR (preços em tempo real). Posteriormente, é apresentado um estudo de caso detalhado, onde se mostram as capacidades do simulador proposto e vários cenários possíveis de alocação de cargas. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,328 | Estudo da sensibilidade de materiais compósitos à presença de gases redutores | Compostos cerâmicos,Sensores | Os óxidos metálicos semicondutores são vulgarmente utilizados na produção de sensores de gases. Estes quando se encontram compactados na forma volúmica possuem estruturas porosas, que ao estarem expostas a diferentes atmosferas, e como resultado de reacções de adsorção/dessorção dos gases pelo sólido, podem dar origem à variação da sua condutância. Neste trabalho, produziram-se 2 amostras cerâmicas a partir da mistura de 88,75% de TiO2 com 11,25% de ZnO, sinterizadas a 500ºC. As amostras foram sujeitas para várias temperaturas, a diferentes concentrações de CO e, posteriormente, de humidade. Para se ficar a conhecer o comportamento dos sensores, no âmbito da sensibilidade e repetibilidade, foram adquiridos os valores da variação da sua resistência, medida através de um procedimento em corrente contínua. Os dados adquiridos foram posteriormente analisados. Tendo como preocupação a liberdade do utilizador, foi necessário melhorar a automatização do banco de ensaios já existente, tendo para tal foi sido desenvolvido software em ambiente labVIEW que permite o controlo das misturas dos gases, armazenamento dos resultados obtidos, monitorização do estado de funcionamento dos componentes do sistema e por fim a desativação do mesmo. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,329 | Automated evaluation of gamete and embryo quality for assisted reproduction | Reprodução medicamente assistida,Embrião in vitro,Visão por computador | A presente dissertação surge como uma abordagem de carácter exploratório face a um projecto de parceria entre o Centro de Neurociências e Biologia Molecular (CNC), os Hospitais da Universidade (HUC) e o Instituto de Sistemas e Robótica (ISR), cujo principal objectivo é o de estabelecer um método de inspecção automática com base em métodos da área de Visão por Computador que permita proceder a uma avaliação mais rigorosa e objectiva de gâmetas e embriões, visando auxiliar as correntes Técnicas de Reprodução Assistida. Este trabalho consiste num conjunto de etapas sequenciais que permitem com algum rigor fazer uma detecção e classificação de espermatozóides em imagens microscópicas. Procede-se inicialmente a um pré-processamento da imagem alvo de forma a reduzir o ruído indesejado presente nas imagens e a realçar os contornos das estruturas a segmentar. Esta etapa é seguida de um processo de binarização através do cálculo de um limiar simples. São de seguida extraídas as regiões segmentadas através da obtenção das suas caixas envolventes. Os objectos resultantes são multiplicados por um fator de escala que resulta do quociente da sua área com a de um espermatozóide de referência e manipulados geometricamente através do recurso a um método de enquadramento de elipses de forma a facilitar a sua posterior classificação. É extraída a secção intermédia desta região por intermédio da sua segmentação pelo método de Otsu, removendo o fragmento do objecto posterior à região mais escura obtida pela aplicação deste método. De seguida é utilizada uma abordagem com base na recolha de parâmetros morfológicos e num sistema de classificação como base em Máquina de Vetores de Suporte (SVM) aplicada sobre a assinatura dos contornos da cabeça com a finalidade de classificá-la morfologicamente. Este procedimento é seguido por a recolha de um conjunto de parâmetros de forma da secção intermédia para determinar a sua espessura e a possível presença de gotas citoplasmáticas. Procede-se ainda a uma nova segmentação pelo método de Otsu de uma faixa de pixéis em torno do eixo maior da cabeça na imagem processado por forma a determinar a proporção do acrossoma face à zona nuclear. Para efeitos de seguimento da cauda é utilizado um algoritmo com base em binarização local, interpolação quadrática e cálculo do Índice de Semelhança Estrutural (SSIM) de um conjunto de pixéis face a um pixel central. São apresentados os resultados para cada um dos métodos da implementação descritos na dissertação. Conclui-se que o sistema sugerido é uma proposta viável para a detecção e classificação de espermatozóides em imagens microscópicas. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,330 | Edifícios de balanço energético positivo : projetos de instalações elétricas e eletrónicas | Eficiência energética,Edifícios,Balanço energético | O estudo realizado ao longo da dissertação insere-se no âmbito da conceção e projeto do Edifício Zero + do Instituto de Sistemas e Robótica. Atendendo a que os consumos nos edifícios são essencialmente a nível de climatização, iluminação e alimentação de equipamentos, procura-se encontrar medidas de eficiência energética de forma a atingir o balanço energético positivo do edifício. Ao longo do documento são apresentados quatro projetos do Edifício Zero +, edifício este constituído por quatro pisos divididos essencialmente por Gabinetes e Laboratórios. A aplicação das Regras Técnicas de Instalações Elétricas de Baixa Tensão aos projetos de instalações elétricas confere medida de segurança e eficiência energética à instalação. O projeto de Infra-Estruturas de Telecomunicações em Edifícios segue as regras e normas aplicáveis em vigor atribuindo elevados níveis de fiabilidade e segurança na transmissão de dados, voz e imagem. A escolha do protocolo KNX para o projeto de automação do edifício deve-se à vasta gama de fabricantes e equipamentos compatíveis com este protocolo. Este protocolo permite monitorizar e otimizar os consumos de energia, assim como, controlar e supervisionar remotamente todo o edifício. A iluminação será implementada em todo edifício recorrendo à tecnologia LED. Para melhor compreensão do projeto de luminotecnia são apresentados conceitos e considerações gerais. Será realizada uma breve abordagem à iluminação normal e de segurança do edifício. Apresentam-se simulações luminotécnicas de Gabinetes e Laboratórios realizados, em diferentes áreas e corredor, com o software DIALux. São ainda apresentadas as conclusões e observações às soluções propostas. Por fim, são abordados alguns temas que poderão ser estudados futuramente. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,337 | Estudo de compressão de dados médicos volumétricos usando codificadores normalizados de imagem | JPEG 2000,JP3D,DWT,Wavelets Direcionais,Imagens Médicas Volumétricas,Métricas de Erro,JPEG 2000,JP3D,DWT,Directional Wavelets,Volumetric Medical Images,Error Metrics | A crescente utilização de tecnologia no auxílio à medicina, permitiu o desenvolvimento de técnicas e processos para a criação de representações visuais do interior do corpo humano para propósitos clínicos, usando técnicas como a tomografia computorizada (CT), imagem por ressonância magnética (MRI), tomografia por emissão de positrões (PET), entre outros. Estas técnicas imagiológicas geram uma grande quantidade de informação, formando deste modo o que é conhecido como imagens médicas. Uma vez que estas imagens devem ser armazenadas, torna-se imperativo a sua compressão, pois de outro modo torna-se rapidamente incomportável o armazenamento destes dados localmente ou com a utilização da cloud. Neste sentido, é necessário a utilização de um sistema de codificação de imagens, mais concretamente o codificador JPEG 2000. A escolha recaiu neste codificador visto que a norma internacional para imagens médicas e informações relacionadas (ISO 12052), também conhecida como DICOM, definiu como codificador padrão o JPEG 2000 Parte 1, ou seja, o sistema de codificação central ao JPEG 2000. No entanto, como nesta dissertação as imagens médicas utilizadas são do tipo volumétrico é também de grande interesse a utilização da Parte 10 deste codificador, já que este adiciona a capacidade de compressão de imagens volumétricas. Neste sentido é inicialmente apresentada uma visão geral do codificador já com as alterações necessárias a fim de conseguir lidar com imagens volumétricas. No entanto, ao longo da dissertação é dada mais atenção à etapa dois do codificador. Esta etapa define a utilização de transformadas baseadas em tecnologia wavelets. Neste seguimento é apresentada uma descrição detalhada da transformada wavelet implementada no JPEG 2000, a transformada discreta wavelet (DWT). No mesmo seguimento é apresentado minuciosamente uma alternativa a este último, definido como transformada discreta wavelet direcional adaptativa (DADWT). Por fim, é efetuada uma análise sobre as diferentes possibilidades de configurações de utilização do codificador para compressão de imagens médicas. As configurações utilizadas variam desde a escolha da compressão com perdas ou compressão sem perdas ao número de decomposições a efetuar em cada slice em três direções ortogonais. Com isto é feito uma análise dos resultados obtidos permitindo tirar conclusões tão variadas como, se compensa utilizar decomposição axial para o caso das imagens médicas e para que tipo, o ganho obtido com a decomposição axial, o número ótimo de decomposições a efetuar nas três direções, a perda de informação ao utilizar compressão com perdas. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,340 | Caracterização de Consumos num Campus Universitário: Uma abordagem sistemática com o caso da ESAC | Auditoria Energética,Consumos de Energia elétrica,Racionalização de Consumos,Qualidade de Energia Elétrica,Energy Audit,Electric Energy Consumption,Consumption Rationalization,Electric Power Quality | Este relatório foi desenvolvido no âmbito da dissertação de Mestrado do curso de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra no ano letivo de 2013/2014. Teve como objeto de estudo uma auditoria energética, que foi realizada na Escola Superior Agrária de Coimbra, e consistiu na recolha de dados de consumos e qualidade de energia elétrica em diversos quadros das instalações através de várias monitorizações. Com estas monitorizações pôde ser feita a desagregação de consumos e identificar algumas oportunidades de racionalização de consumos e identificar problemas de qualidade de energia. No seguimento desta análise e desagregação de consumos e existirem problemas de qualidade de energia devem ser feitas visitas ao local de modo a verificar quais as cargas que sofrem consequências desses problemas de modo a procurar a solução mais viável. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,346 | Projeto de integração e otimização de um sistema fotovoltaico em regime de autoconsumo no novo edifício NZEB DO ISR | Instalação fotovoltaica,Eficiência Energética,Autoconsumo,Emissões de CO2,Photovoltaic installation,self-consumption,Energy Efficiency,quantity of carbon dioxide (CO2) emitted | Esta dissertação surgiu pela necessidade de otimizar a futura instalação fotovoltaica do ISR. Para isso foi feita uma investigação ao nível dos materiais a usar, dimensionamento dos equipamentos, diminuição das perdas e aumento da eficiência energética. Foi projetada toda a instalação do sistema fotovoltaico para que a produção seja adequada à utilização elétrica do edifício, sendo o autoconsumo a sua finalidade. Como o edifício ainda está em fase de projeto foi tida em conta uma estimativa do consumo tendo como comparação o edifício do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores onde se inclui o atual ISR. O autoconsumo através de energias renováveis permite uma diminuição da fatura energética bem como uma redução da quantidade de dióxido de carbono (CO2) emitido. É fundamental ter em conta vários fatores, que no seu todo, farão o ajuste necessário para que se possa no final obter uma produção e uma relação custos benefícios ótima. Assim incluiu-se nesta dissertação também um estudo comparativo da relação de custos das instalações em estudo. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,347 | Projeto de instalações elétricas: Comparação entre a solução convencional e uma solução baseada no sistema KNX | Edifícios Inteligentes,Domótica,Gestão Técnica em Edifícios,Sistema Convencional,Sistema KNX,Smart building,Home Automation,Technical Building Management,Conventional System,KNX System | Numa realidade onde encontramos o mundo em constante mudança, onde os fatores de agravamento ambientais são cada vez maiores, mas a tecnologia também cresce a um ritmo vertiginoso, faz sentido debruçarmo-nos e possuir um olhar crítico sobre o tema da utilização da energia e da eficiência energética. Mais concretamente na vertente da utilização de energia em edifícios e sua gestão, existem diversos meios, tecnologias e sistemas de domótica, que permitem automatizar e tornar os edifícios, ditos inteligentes. É necessário então, saber mais sobre este assunto, visto que estes meios podem ser proveitosos a nível económico mas tambem a nível ambiental. O sistema escolhido foi o KNX e esta dissertação tem como objetivo o seu estudo, a sua aplicação na instalação e respetiva análise de custo-benefício. Quanto ao edifico escolhido, optou-se por um prédio usado para a prática de advocacia, situado em Lisboa. A comparação entre o sistema convencional existente, e o sistema KNX a implementar e as respetivas vantagens ou desvantagens, proporciona relevantes conclusões, que podem ser determinantes, para tomadas de decisão nesta área. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,354 | Análise do desempenho de amplificadores ópticos reflectivos em redes ópticas de acesso da próxima geração | M-PSK,RSOA-Amplificador Óptico Semiconductor Reflectivo,fibra óptica,EVM,taxa de transmissão,PONs,M-PSK modulation,reflective optical amplifiers,EVM | O constante crescimento de aplicações Internet têm vindo a contribuir para a necessidade do aumento de largura de banda na rede de acesso, o que fomenta a procura de novas soluções para redes de acesso de fibra óptica. Nesse contexto, soluções conhecidas como transmissores independentes do comprimento de onda (WIT wavelength-independent transmitters) isto é, soluções para emissores que possam operar numa ampla gama de comprimentos de onda, poderão ser muito úteis. Sendo uma das mais promissoras o amplificador óptico semiconductor reflectivo (RSOA). Nesta dissertação foi implementado um modelo simplificado do RSOA que permite eficientemente determinar as suas características estáticas e dinâmicas. Foi também implementado um modelo de simulação, em Matlab, que permita estudar o desempenho de um sistema de comunicação por fibra óptica que utiliza RSOA e técnicas de modulação digital por desvio de fase com M estados (M-PSK M-ary Phase Shift Keying). Com o modelo de simulação foi avaliada qual a taxa de transmissão máxima atingível. A avaliação do desempenho foi feita através do cálculo da magnitude do vector erro (EVM Error Vector Magnitude), considerando os vários blocos implementados. Foi determinado o ponto óptimo de funcionamento do RSOA, sendo também avaliado do desempenho de sistema de transmissão, usando diferentes parâmetros do sinal M-PSK (M=4,16,64) com taxa de transmissão de 1Gbits/s e 10 Gbits/s considerando vários comprimentos de fibra óptica. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,355 | Smart Coimbra Dashboard | Web Dashboard,SmartCoimbra,SmartCity,CakePHP,MySQL,Web Dashboard,SmartCoimbra,SmartCity,CakePHP,MySQL | O aumento do número de cidadãos em áreas urbanas pode conduzir ao aumento da procura de novas habitações, estabelecimentos de ensino, saúde, água potável, saneamento, transportes públicos, energia elétrica e telecomunicações. A cidade deve ser administrada de forma a solucionar problemas a respeito da qualidade de saúde pública, do fornecimento de energia, da qualidade do ar, do congestionamento do tráfego, da qualidade e abastecimento da água. Este é o desafio que uma cidade inteligente deve enfrentar, conciliando simultaneamente a competitividade e o desenvolvimento urbano sustentável. Como objetivo desta dissertação de mestrado, foi proposto o desenvolvimento de uma plataforma que utilizasse as tecnologias da informação e comunicação em prol dos seus cidadãos e das suas empresas locais, assim como dos visitantes da cidade, podendo estes obter várias informações relativas à cidade de Coimbra num local apenas. Com base nesta informação obtida através desta ferramenta, os cidadãos podem tomar decisões e novas iniciativas, que acabarão por tornar a cidade num lugar melhor para se viver. Para tal, sugerimos um painel que resumisse a condição atual da cidade, exibindo informações relativas a meteorologia, consumo de energia, transportes públicos, qualidade do ar, promoção turística, notícias e agenda de eventos culturais. Desenvolvemos com sucesso o protótipo “Smart Coimbra Dashboard” como pretendido. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,366 | Gestão Técnica do Edifício da Faculdade de Farmácia da Universidade de Coimbra | Faculdade de Farmácia,Universidade de Coimbra,Utilização Racional de Energia,Sistema de Gestão Técnica,Faculty of Pharmaceutical Studies,University of Coimbra,Rational Use of Energy,Building Management Systems | Em Portugal, os edifícios consomem 40% da energia final total consumida no país, tendo um potencial de poupança na ordem dos 24%, quando se comparam duas instalações, uma tradicional e outra com gestão técnica. Por este facto, tornam-se num factor a ter em conta no que à Utilização Racional de Energia diz respeito. Desta maneira a Gestão Técnica Centralizada de edifícios de serviços torna-se num factor fulcral para que se exerçam estratégias eficientes para a poupança de energia neste sector. A opção por estratégias correctas em todas as áreas técnicas do edifício, em especial nos sistemas AVAC e iluminação, grandes consumidores de energia, devidamente planificadas e coordenadas, a par da correcta selecção de equipamentos, convenientemente dimensionados, são essenciais para poder atingir esses objectivos. O sistema de Gestão Técnica Centralizada é, sem dúvida, o instrumento que permite, ao longo dos muitos anos de vida expectável do edifício, estabelecer, adaptar e readaptar, estratégias opcionais, monitorizar todos os sistemas e órgãos vitais do edifício e ajudar efectivamente o seu gestor técnico na condução diária de modo a satisfazer, com eficiência, as suas reais necessidades. Sendo a Universidade de Coimbra uma instituição bastante prestigiada a nível nacional e internacional, tem nos seus quadros profissionais pessoas que se preocupam com este tipo de problemas associados à má gestão dos recursos energéticos por parte da instituição. Desta forma há largos anos que começaram a ser instalados Sistemas de Gestão Técnica em vários edifícios pertencentes à Universidade de Coimbra. Contudo, a maior parte desses sistemas têm um funcionamento deficiente, não permitindo aos utilizadores desses edifícios terem as condições mínimas de conforto e consequentemente tendo consumos energéticos apropriados. A Faculdade de Farmácia da Universidade de Coimbra é um desses casos. Assim, esta dissertação tem como objectivo final a remodelação do seu Sistema de Gestão Técnica, ajustando algumas funções já existentes, inclusão de informações sobre os diferentes sistemas existentes no edifício, criação de novas funcionalidades tal como o acesso remoto ao seu supervisor. Nesta fase inicial foi previsto fazer um levantamento exaustivo das funcionalidades actuais do sistema e do mapeamento dos controladores já existentes, fazendo também um levantamento exaustivo das condições actuais dos restantes sistemas existentes no edifício. No entanto, temos de perceber que cada edifício tem as suas especificidades tendo as suas próprias características, utilização e comportamento térmico. Posto isto a optimização do SGT está dependente de vários factores para a realização da poupança de energia e de forma a proporcionar o conforto necessário aos seus utilizadores. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,367 | Desenvolvimento de uma Aplicação de Gestão Técnica do Edifício do DEC | Departamento de Engenharia Civil,Sistema AVAC,Sistema de Gestão Técnica,Sistema SCADA,Gestão Técnica de Edifícios,Utilização Eficiente de Energia,Department of Civil Engineering,HVAC System,Building Management Systems,SCADA System,Technical Management of Buildings,Efficient Use of Energy | O elevado número, complexidade e exigência operacional tornam os edifícios responsáveis por aproximadamente 40% do consumo de energia da União Europeia. No sentido de limitar os seus custos de operação e gerir a complexidade apresentada pelos diversos sistemas instalados surgem os Sistemas de Gestão Técnica (SGT). Os SGTs sofreram uma evolução e reconhecimento notório ao longo dos últimos anos. Atualmente apresentam-se como uma ferramenta essencial no que concerne ao controlo e monitorização, em tempo real, dos diversos sistemas constituintes dos edifícios, desempenhando um papel fundamental na Utilização Racional de Energia. Em alguns edifícios da Universidade de Coimbra existem sistemas de supervisão no auxílio ao controlo e gestão de cada edifício. O Departamento de Engenharia Civil é um destes casos, tendo instalado um SGT com a função de controlar o Sistema AVAC. No entanto, a falta de manutenção e atualização ao longo dos anos culminaram na existência de um SGT aquém das suas reais potencialidades. De estudos realizados anteriormente, concluiu-se que a maior lacuna deste se centra no uso de software SCADA desatualizado e pouco funcional. Deste modo o objetivo primordial desta dissertação consiste no desenvolvimento de uma nova aplicação para controlar e monitorizar o sistema AVAC do Departamento de Engenharia Civil. Esta aplicação assenta na implementação de uma solução SCADA através do uso de um programa para o desenvolvimento do software SCADA da Phoenix Contact, o Visu+. A aplicação desenvolvida permite controlar e monitorizar todos os equipamentos, de forma direta ou condicionada por horário, constituintes do Sistema AVAC, assim como a criação de históricos das variáveis controladas. Como ferramenta auxiliar foi ainda desenvolvida uma plataforma de simulação com o propósito de simular e testar diversos cenários por forma a validar e comprovar as funcionalidades desenvolvidas na aplicação final. A nova aplicação, assim como a plataforma de simulação, estão perfeitamente operacionais e funcionais. No entanto, na nova aplicação podem ainda ser agregadas mais funcionalidades. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,380 | Técnicas iterativas de igualização na frequência para sistemas mono-portadora com modulação de magnitude | Redes sem fios,Modulação digital | O aumento do consumo de energia nas redes sem fios e, em particular, nas redes móveis, em tudo associado ao rápido crescimento do número de serviços multimédia disponíveis e ao elevado volume de tráfego por eles gerado, tornou-se motivo de preocupação. Do ponto de vista do utilizador, a sua maior preocupação reside na influência que a ligação às redes sem fios tem no consumo de energia dos dispositivos terminais (laptop, telemóvel, tablets) com consequente diminuição no tempo de duração das baterias. Do ponto de vista do projecto destes sistemas os principais problemas são a selectividade em frequência devido às características dispersivas do canal de transmissão e o elevado PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) dos sinais gerados pelas técnicas de modulação com elevada eficiência espectral. Sistemas de portadora única com igualização no domínio da frequência (SC-FDE – Single-carrier with Frequency Division Equalizer), nomeadamente a técnica de igualização iterativa IB-DFE (Iterative Block Decision Feedback Equalization), mostraram ser particularmente efectivos em lidar com os problemas causados pela propagação multi-percurso em canais dispersivos no tempo. Por outro lado o uso de técnicas de Modulação de Magnitude (MM – Magnitude Modulation) permite reduzir de forma significativa o PAPR de sinais de portadora-única (SC – Single-Carrier). Ambas as técnicas foram recentemente combinadas e o seu desempenho estudado em canais dispersivos no tempo. No entanto não foi considerada a utilização de codificação de canal. O trabalho descrito nesta tese estendeu a abordagem ao caso de transmissões SCFDE com MM e codificação de canal. Em particular, são usados códigos convolucionais e igualizadores do tipo Turbo IB-DFE no receptor. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,381 | Produção e caracterização de materiais cerâmicos para sensores de humidade | Materiais cerâmicos,Sensores de humidade | O r apido crescimento na area da automa c~ao exige cada vez mais e melhores tecnologias de monitoriza c~ao de par^ametros ambientais. E portanto necess ario desenvolver sistemas sensoriais robustos, que nas demais condi c~oes determinem e cazmente que tipo de gases, e em que concentra c~oes, est~ao presentes num local a monitorizar. Os materiais cer^amicos do tipo oxidos met alicos s~ao excelentes candidatos para a medi c~ao de gases, em particular a humidade, devido as suas propriedades f sico-qu micas e capacidade de adsor c~ao super cial de mol eculas de agua, permitindo conceber sensores robustos, vers ateis e de menor custo. Neste estudo, foram produzidos e caracterizados dois tipos de sensores cer^amicos porosos de humidade, ambos compostos por oxido de tit^anio (TiO2) e oxido de tungst enio (WO3), sendo um dopado com oxido de cobre (CuO) e outro com oxido de zinco (ZnO). Este sensores foram denominados de sensor Cu e sensor Zn. Para tal utilizou-se 48.92% pd de TiO2 e 51.08% pd de WO3 correspondendo, respetivamente, a 1.326 e 1.386 gramas, e para os dopantes a massa usada foi de 0.093 e 0.095 gramas relativas ao CuO e ZnO. Obtidas as pastilhas em verde por CIP (Cold Isostatic Pressing), sinterizaram-se a 700 C durante duas horas. Os dois sensores foram caracterizados eletricamente recorrendo a espectroscopia de imped^ ancia complexa, para determinar a sua sensibilidade a humidade. Conclui-se que o sensor Zn e mais sens vel do que o sensor Cu, pois este ultimo n~ao manifesta qualquer mecanismo interveniente na dete c~ao de humidade. O sensor Zn apresenta excelente sensibilidade entre os 30 e 90 C principalmente para teores de humidade baixos, entre os 10 e os 40%. Foi tamb em realizado o estudo de modelos el etricos equivalentes para uma melhor compreens~ao dos processos f sicos presentes nos sensores, e conclui-se que os modelos el etricos propostos revelaram-se bastante ajustado para ambos os sensores. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,383 | Impacto da nova legislação sobre o regime de autoconsumo de energia | Energia solar,Tarifário Net-Billing,Troca de energia com a rede,Análise económica | Portugal é um dos países do mundo que possui condições climatéricas privilegiadas para a implementação das energias renováveis. Entre as energias renováveis merece destaque, pelo seu forte crescimento recente a nível mundial, a energia solar fotovoltaica. Esta forma de geração de energia apresenta como grande vantagem a sua fácil integração em edifícios. De facto, tem-se assistido a uma utilização e instalação crescente de sistemas fotovoltaicos no país e em particular nos edifícios residenciais e de serviços. Atualmente, com a substituição da tarifa feed-in pelo tarifário net-billing, torna-se fundamental estudar o impacto dessa mudança a nível económico, isto é avaliar o retorno financeiro do investimento face às novas condições impostas no setor, bem como o estudo da nova legislação em vigor que apresenta múltiplos detalhes. A presente dissertação pretende avaliar o impacto da nova legislação sobre o regime de autoconsumo de energia. Para tal, é feito o dimensionamento de painéis solares fotovoltaicos que assegurem 25%, 50%, 75% e 100% do consumo médio de energia por agregado familiar em Portugal, com ligação à rede elétrica. Para esse dimensionamento foi utilizado o software PVSyst e foram estimadas as necessidades de troca de energia com a rede, para cada sistema. Posteriormente, foi avaliada a viabilidade económica dos quatro casos de estudo. Essa análise é importante e serve de apoio à decisão da escolha do sistema fotovoltaico mais favorável face à legislação aplicada atualmente em Portugal e ao regime tarifário remuneratório que esta tecnologia tem atualmente no país. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,384 | Funcionamento óptimo de sistema de AQS solar com backup elétrico | Paineis solares | O contínuo crescimento de população e junto com a, cada vez, maior demanda de energia fazem que os recursos energéticos procedentes do petróleo, até agora os mais utilizados, estejam a esgotar-se. Além do seu esgotamento, ao queimar este tipo de combustíveis para obter a energia, está-se emitindo CO2 e outros gases à atmosfera, contribuindo ao chamado efeito estufa, tão presente hoje em dia, provocado pela barreira que fazem estes gases, retendo a radiação do sol e produzindo um aquecimento global. O dito no parágrafo anterior faz que as pessoas tentemos de buscar alternativas a estes combustíveis, as chamadas energias renováveis. Entre estas energias estão a hidráulica, a eólica, a energia dos mares, a solar térmica e fotovoltaica… Esta dissertação vai estar centrada na energia solar, especificamente no seu aproveitamento para aquecimento de água. Dito estudo tem três partes, a primeira corresponde ao dimensionamento da superfície de painéis, a segunda à uma breve análise ambiental e a terceira estará orientada a um estudo de carater económico, realizando uma análise de distintos sistemas de apoio à instalação solar. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,388 | Development of a remote 3D visualisation, control and simulation framework for a robotic head | Visualização,Simulação,ROS,Interface | Neste texto, vamos apresentar o trabalho sobre a conceção e desenvolvimento de uma arquitetura de visualização remota 3D, controlo e simulação baseada em ROS. Esta arquitetura tem o propósito de estender a usabilidade de um sistema desenvolvido em trabalhos anteriores por esta equipa de investigação durante o projeto CASIR (Coordinated Attention for Social Interaction with Robots) e BACS (Bayesian Approach to Cognitive Systems) projetos. A solução proposta foi implementada utilizando “Robot Operating System” (ROS), e projetada para atender as necessidades dos dois grupos de utilizadores - Utilizadores e criadores locais e remotos. A arquitetura é composta por: (1) um simulador totalmente funcional integrado com o ambiente ROS, incluindo uma representação fiel de uma plataforma robótica, um modelo humano com capacidades de animação e características suficientes para recriação de cenários de interação do humano/robô, e uma configuração experimental virtual com características semelhantes às do espaço de trabalho real do laboratório; (2) uma interface de utilizador totalmente funcional e intuitiva, com capacidades de representação de imagem 2D e 3D, permitindo que tanto os utilizadores comuns como avançados e até criadores possam correr conjuntos específicos de módulos; (3) um laboratório robótico remoto que pode ligar os utilizadores remotos ao resto da arquitetura através de um navegador web, proporcionando-lhes o controlo básico da plataforma de simulação, através de um controlador joystick virtual. As contribuições desta solução são as seguintes: (1) acesso para a equipa de pesquisa local ao middleware de atenção CASIR-IMPEP, localmente e remotamente, a fim de permitir esforços de desenvolvimento e de pesquisa de forma eficaz e eficiente partilhando os recursos da arquitetura; (2) acesso para a equipa de pesquisa local a um painel de controlo intuitivo e flexível com uma interface de utilizador que economiza recursos computacionais através da execução de uma forma transparente num computador separado; (3) a oportunidade para utilizadores remotos que não fazem parte da equipa de pesquisa local de executar de forma aberta e com segurança o demo da arquitetura, abrindo assim os resultados de pesquisa CASIR-IMPEP à comunidade em geral (4) a oportunidade de estes investigadores externos acederem ao código-fonte desenvolvido durante este projeto, de modo a adaptar os seus resultados aos seus próprios propósitos, consequentemente, representando um exemplo para replicar a abordagem sistemática aplicada em anexo. A solução proposta foi cuidadosamente e sistematicamente testados em condições operacionais, de modo a avaliar as suas qualidades em termos de recursos, facilidade de uso e desempenho. Finalmente, as conclusões relativas ao sucesso e potencial desta pesquisa e esforço de desenvolvimento são desenhadas, e as bases para o trabalho futuro será proposto. In this dissertation, work on the design and development of a ROS-based remote 3D visualisation, control and simulation framework is presented. This architecture has the purpose of extending the usability of a system devised in previous work by this research team during the CASIR (Coordinated Attention for Social Interaction with Robots) and BACS (Bayesian Approach to Cognitive Systems) projects. The proposed solution was implemented using ROS (Robot Operative System), and designed to attend the needs of two user groups – local and remote users and developers. The framework consists of: (1) a fully functional simulator integrated with the ROS environment, including a faithful representation of a robotic platform, a human model with animation capabilities and enough features for enacting human robot interaction scenarios, and a virtual experimental setup with similar features as the real laboratory workspace; (2) a fully functional and intuitive user interface with 2D and 3D image representation capabilities, also allowing both common and advanced users or developers to launch specific sets of modules; (3) a remote robotic laboratory that can connect remote users to the rest of the framework via a web browser, providing them basic control of the simulated platform, via a virtual joystick controller. This solution’s contributions are as follows: (1) access for the local research team to the CASIR-IMPEP attention middleware, both locally and remotely, in order to allow seamless development and research efforts by effectively and efficiently sharing the framework’s resources; (2) access for the local research team to a user-friendly and flexible dashboard as a user interface that saves computational resources by running in a transparent fashion on a separate computer; (3) the opportunity for remote users which are not part of the local research team to openly and safely run the framework demonstrator, thereby opening CASIR-IMPEP research outcomes to the wider community (4) the opportunity for these external researchers to access source code developed during this project so as to adapt its outcomes for their own purposes, consequently representing an example for replicating the systematic approach applied herewith. The proposed solution was thoroughly and systematically tested under operational conditions, so as to assess its qualities in terms of features, ease-of-use and performance. Conclusions concerning the success and potential of this research and development effort are drawn, and the foundations for future work proposed. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,390 | Portable Sensor for Explosives Detection | Sensor de explosivos,Perileno,Fluorescência,Nitroaromáticos,Minas | Os resíduos de guerra ainda são um grave problema humanitário que afecta centenas de milhões de habitantes em dezenas de países espalhados pelo globo. Uma das maiores preocupações em relação a este tópico são os campos minados ainda existentes e em localiza ções desconhecidas. Ainda no mês de Agosto do ano desta dissertação, a Organização Não Governamental (ONG), Posavina bez mina, alertou jogadores B osnios de um jogo baseado em localiza c~ao GPS para que n~ao entrassem em campos minados, ap os terem sido reportados alguns acidentes em campos de minas delimitados. Ainda hoje, e apesar dos tratados de n~ao prolifera c~ao de minas, com os con itos no M edio Oriente, novos campos est~ao a ser preenchidos com minas. Este problema tem vindo a ser estudado por v arias entidades e projectos a n vel mundial, de modo a ser poss vel identi car, remover e destruir minas de uma forma mais segura que a forma tradicional. Um destes projectos, e onde esta disserta c~ao est a inclu da, e o TIRAMISU1. O objectivo deste projecto, bem como o passo l ogico a dar nesta area de estudo, consiste em usar a rob otica e o que o mundo da tecnologia tem para oferecer, de modo a desenvolver novas formas de detectar explosivos, pois, com novas minas a serem constru das a partir de pl asticos, a detec c~ao comum usando detectores de metais est a a tornar-se obsoleta. O foco deste trabalho passa por construir uma nova solu c~ao para este problema, propondo um novo sensor que use vapores libertados por explosivos para detectar minas. Esta e uma tem atica com algum trabalho realizado que ser a explicado e utilizado ao longo desta disserta c~ao. Esta solu c~ao foi validada atrav es de um trabalho experimental realizado com dados reais obtidos n~ao por an alise a minas reais, mas sim analisando solu c~oes l quidas que simulam os referidos vapores. os resultados obtidos foram promissores, provando que o conceito e con gura c~ao propostos podem ser usados para a detec c~ao de minas. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,395 | Seguimento de um humano por um robô companheiro | Robôs móveis | Cada vez mais surgem robôs a partilhar o mesmo espaço físico que os humanos. Deste modo é importante pensar em como os robôs interagem com um humano e na partilha do mesmo espaço que eles. A forma como se movem e reagem passa a ter cada vez mais relevância e é uma componente cada vez mais presente em sistemas robóticos móveis. Aspetos relacionados com a movimentação do robô que não estão diretamente relacionados com comandos rígidos podem ter um impacto muito signi cativo na forma como a pessoa percepciona a presença do robô no mesmo espaço (e.g. agressividades, suavidade ou hesitação). No desenvolvimento deste trabalho, alguns destes aspetos são tidos na programação do robô móvel para estabelecer uma relação adequada entre a perceção do humano pelo robô e a navegação (atuação) do robô no mesmo espaço físico que o humano. Infelizmente, a maioria das aplicações desenvolvidas não se focam na forma como o robô atua em termos de comportamento e forma de estar em espaços físicos habitualmente ocupados pelos humanos. Deste modo não é obtido um bom resultado de interação entre o robô e o humano. É precisamente com a noção apresentada que surge a vontade de trabalhar neste domínio e de realizar alguns progressos nesta área. Para isso foi desenvolvido um sistema de classi - cação de atividades humanas por forma a dotar o robô móvel de um nível mais avançado de decisão, baseado nas atividades que são reconhecidas da pessoa a ser seguida. Assim, neste trabalho, é apresentado um sistema robótico móvel implementado em ROS (Robot Operating System) que integra uma capacidade de percepção, baseada num sistema de deteção do esqueleto humano e na classi cação das suas atividades. Esta informação é integrada numa camada de software que trata de aspetos comportamentais do robô, resultando num sistema de navegação desenvolvido tendo em consideração os requisitos especí cos da aplicação pretendida: seguimento de uma pessoa. O robô é composto por alguns componentes que capacitam o sistema de realizar as particularidades mencionadas. Por m, o sistema implementado no robô móvel sofreu um processo de validação experimental que sustenta todos os resultados apresentados em diversas situações. Primeiramente as componentes individuais do sistema foram alvo de uma análise individual de forma a validar as componentes de forma separada, tornando-as peças de um sistema maior que, por sua vez, podem ser reutilizadas em outros projetos de interação humano-robô. Uma análise mais intensiva foi realizada ao robô seguidor em plena integração das suas funções em operação, corroborando assim a sua funcionalidade. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,400 | Modelação numérica de um implante para tratamento de hipertermia por indução magnética | Indução magnética,Colangiocarcinoma,Hipertermia,Simulação numérica,Análise por elementos finitos | Colangiocarcinoma, ou carcinoma das vias biliares, é um dos cancros com maior percentagem de mortos por número de casos diagnosticados. Esta é uma doença que apresenta sintomas silenciosos e um diagnóstico precoce complicado. Nos Estados Unidos, surgem todos os anos aproximadamente 15 000 novos casos de cancro do fígado em que 15% a 25% dos mesmos representam carcinomas das vias biliares. Esta doença manifesta-se maioritariamente em pessoas com idade superior a 65 anos e é muito mais frequente nos países asiáticos. Já em Portugal, este tipo de cancro continua a ser pouco manifestado, apesar de um crescimento na taxa de mortalidade de cerca 19% entre 2002 e 2007. Devido às suas propriedades de elasticidade, memória de forma e biocompatibilidade, os stents metálicos autoexpansíveis em nitinol são endopróteses utilizadas, normalmente, no tratamento paliativo dos sintomas causados pelo consequente aumento dos tumores no interior dos órgãos tubulares. A sua função é exercer uma força radial no tubo, permitindo a sua desobstrução e o aumento do fluxo que foi prejudicado pela expansão do cancro. Todavia, a utilização de ablação térmica no tratamento de tumores em órgãos de tecidos moles tem-se mostrado eficaz e poderá ser uma alternativa viável para uma aplicação em órgãos tubulares. Nesta técnica, o tecido tumoral é exposto a temperaturas elevadas durante um determinado período de tempo, provocando danos irreversíveis, ou morte, das células tumorais. Assim, nesta dissertação é estudada a viabilidade do uso de um stent autoexpansível, como dispositivo de aquecimento em tratamentos de hipertermia por indução magnética. Esta abordagem evita a ligação física do implante a um gerador, sendo o aquecimento resultante da interação do condutor com o campo magnético externo aplicado. Este último, induzirá correntes na secção do stent que, por efeito de Joule, provocará um aquecimento nos tecidos tumorais adjacentes. Para o estudo do modelo numérico, foi utilizado o programa de análise por elementos finitos COMSOL, fazendo duas abordagens diferentes. Uma primeira, mais simples, para a seleção dos parâmetros mais eficazes e onde apenas se considera o efeito da perfusão sanguínea, e uma segunda onde temos implementado o caso de um colangiocarcinoma, com a influência da artéria hepática e da veia porta na periferia do stent. Em suma, os dados obtidos das simulações numéricas revelaram resultados promissores, provando-se que é possível induzir necrose térmica no tecido adjacente ao implante e formando um volume de tecido danificado regular. Todavia, para o caso em que é tida em conta a influência das duas veias de grande porte, o volume apresentou uma distribuição notoriamente menos favorável, e com porções de tecido que não sofreram ação da temperatura, devido ao do calor que é passado por convexão para o fluxo de sangue que percorre os vasos sanguíneos. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,406 | Arquitectura para sistemas de partículas dinâmicos | Sistemas de partículas dinâmicos,Computação gráfica | Este relatório pretende documentar o trabalho realizado na Dissertação de Mestrado em Tecnologias de Informação Visual. O trabalho desenvolvido ambiciona a discussão de uma arquitectura para sistemas de partículas dinâmicos, onde se tenciona agrupar e definir todos os aspectos que são intervenientes nesta área, de uma forma intuitiva e construtiva. Pretende-se recorrer à utilização de um motor físico para proporcionar uma evolução da arquitectura, disponibilizando novas ferramentas que permitem atingir novos patamares de dinâmica nos movimentos das partículas e consequentemente a concepção de novos sistemas. A simulação de sistemas de partículas dinâmicos tem sido empregada em animação computacional durante vários anos, e recentemente a sua maior usabilidade é introduzida em sistemas de simulação em tempo real na área científica, ambientes virtuais, bem como na utilização de efeitos na indústria dos jogos. A sua importância tem sido reconhecida como um bloco de desenvolvimento essencial para o enriquecimento detalhado de fenómenos em ambientes que simulam elementos naturais. As aplicações actuais são na sua grande maioria limitadas pela enorme transferência de dados que existe entre o processador principal (CPU) e o processador gráfico (GPU). Existem muitas investigações que exploraram várias maneiras diferentes de computação em sistemas de partículas, mas até ao momento as pesquisas e discussões sobre o modo de organizar uma arquitectura com uma interface sustentável para implementação, uso e futuras extensões dos trabalhos realizados, foram escassas. Para analisar o desafio proposto, deve-se encontrar uma resposta para as seguintes questões: - Que tipo de abstracção será mais útil para a especificação de sistemas de partículas? - Que tipo de arquitectura pode ser construído, de modo a que novos efeitos possam ser introduzidos? - Qual o conjunto de funcionalidades que devem ser disponíveis na aplicação ao nível de CPU, como ao nível de equipamento especializado (GPU)? | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,487 | A case-based approach to software design | Case-based reasoning,CASE tools,REBUILDER system,Knowledge management tools | O aumento de complexidade do software é uma das principais causas para a diminuição da qualidade dos sistemas informáticos e consequente aumento do tempo necessário para o seu desenvolvimento. Uma das formas de ultrapassar este problema é através da utilização de ferramentas CASE capazes de fornecer ajuda ao engenheiro de software de uma forma mais inteligente de modo a automatizar o processo de desenvolvimento. A reutilização de conhecimento proveniente do desenvolvimento de software tem como objectivo melhorar a qualidade do software desenvolvido, bem como a diminuição do tempo necessário para o seu desenvolvimento. Esta abordagem pode ser complementada com metodologias de gestão de conhecimento operadas ao nível da empresa, beneficiando toda a estrutura de desenvolvimento de software da empresa. Esta tese apresenta um modelo de sistema de reutilização de designs de software baseado em Raciocínio Baseado em Casos (RBC). O modelo desenvolvido foi implementado sob a forma de uma ferramenta de auxílio ao design de software usando a metodologia do RBC. A nossa abordagem complementa uma ferramenta CASE que usa UML, com uma ferramenta de gestão de conhecimento sobre design de software. O modelo desenvolvido auxilia a tarefa do design de software através da recolha de diagramas de classe semelhantes ao sistema que está a ser desenvolvido pelo engenheiro de software; sugestão de designs alternativos; proposta de modificações no design com base em padrões de design; verificação da consistência e correcção dos diagramas de classes; ajuda na manutenção da base de casos; utilização de linguagem natural para atribuição de semântica aos objectos de software. Esta tese descreve o modelo desenvolvido e a sua implementação (o sistema REBUILDER), pretendendo ser um primeiro passo para o desenvolvimento de uma ferramenta CASE comercial que tem como objectivo ajudar, de uma forma mais inteligente, o design de software e a gestão do conhecimento envolvido nesta tarefa. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,488 | Contribuição para uma engenharia do contexto | Sistemas de informação,Paradigma emancipatório,Teoria da actividade,Teoria dos actores-redes | O autor propõe a abordagem da Engenharia do Contexto (EC) ao Desenvolvimento de Sistemas de Informação (DSI) enquanto enquadramento para interpretar a experiência anterior e para orientar a prática e investigação futuras. A proposta é baseada numa análise da problemática do contexto, com influências da Antropologia, da Teoria da Actividade e da Teoria dos Actores-Redes. Os objectivos da abordagem são: permitir alcançar um entendimento dos sistemas de informação enquanto fenómenos sócio-técnicos complexos e do seu desenvolvimento como forma de engenharia social heterogénea; promover um enquadramento dos problemas de Desenvolvimento de Sistemas de Informação centrado na relação dialéctica entre a produção de entendimentos sobre o contexto a produção dos seus mediadores; e o exercício da contextualização como chave para realizar movimentos emancipatórios. O autor caracteriza os movimentos essenciais no enquadramento da Engenharia do Contexto e apresenta os desafios para a sua prática através de uma reforma dos problemas, com base na conjectura, e de um conjunto de princípios orientadores e de princípios de processo. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,490 | Redução de complexidade e análise de interpretabilidade de sistemas neuro-difusos | Redes neuronais,Neuro-fuzzy systems | Os sistemas neuro-difusos beneficiam da aplicação de métodos de aprendizagem oriundos do campo das redes neuronais, contudo, possuem também as desvantagens inerentes à aprendizagem automática dos parâmetros. Em regra geral, é dada pouca atenção à complexidade da base de regras resultante, sendo a interpretabilidade linguística geralmente perdida, o que contradiz a essência dos sistemas difusos. Estes transformam-se em simples modelos de caixa negra. Nesta dissertação, são apresentadas diversas metodologias originais para a redução de complexidade de sistemas neuro-difusos. Salienta-se que os diferentes paradigmas de aprendizagem automática, nomeadamente, redes neuronais, sistemas difusos e máquinas de vectores de suporte, são, em certas condições, funcionalmente equivalentes. Na prática, existem diferentes terminologias para os mesmos conceitos. Apresenta-se uma forma de controlar a complexidade da solução usando a aprendizagem de vectores de suporte. Possui a vantagem de partir de conceitos teóricos bem estabelecidos, que garantem uma boa capacidade de aproximação e simultaneamente uma boa generalização do modelo obtido. Para se alcançar uma estrutura de reduzida complexidade estrutural e para reduzir a complexidade de informação necessária para a aprendizagem dos vectores de suporte, o método proposto divide-se em duas fases. Primeiro, aplica-se um método de agrupamento de classes supervisionado. Em segundo lugar, o método de aprendizagem de vectores de suporte determina a estrutura e parâmetros da rede neuro-difusa. Esta abordagem contribui para reduzir a complexidade da solução, número de neurónios, ou regras, necessário para realizar a tarefa em causa. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,522 | Dificuldades de aprendizagem de programação de computadores : contributos para a sua compreensão e resolução | Programação de computadores -- aprendizagem | As dificuldades existentes na aprendizagem da programação sugerem a existência de uma diversidade de défices em diferentes níveis, às quais os métodos de ensino e aprendizagem clássicos parecem não dar uma resposta suficientemente eficaz. A importância do problema já foi universalmente reconhecida, havendo diversas áreas e subáreas de investigação dedicadas ao assunto. Neste trabalho investigámos alguns aspectos teóricos que nos pareceram mais pertinentes para o entendimento deste problema, nomeadamente questões relativas à capacidade de resolução de problemas, aos estilos de aprendizagem, bem como à utilização de elementos de apoio ao ensino de que se destacam a utilização de taxonomias de objectivos educacionais ou ferramentas informáticas de apoio ao ensino da programação. Após algumas investigações que nos permitiram colocar determinadas conjecturas teóricas realizámos um conjunto de estudos de forma a fundamentá-las. Uma vez que o problema é complexo, utilizámos uma metodologia de triangulação, através da utilização de múltiplos métodos sobre uma série de estudos que ao longo do tempo foram acumulando alguma evidência. Ao juntar e comparar múltiplas fontes de dados umas com as outras e confrontando os métodos foi possível corroborar algumas das conjecturas inicialmente colocadas. Terminamos o trabalho com um conjunto de recomendações e estratégias de ensino e aprendizagem que julgamos contribuir para atenuar o problema. Não é nossa convicção que a aplicação dessas propostas permita transformar qualquer aluno num programador brilhante. No entanto pensamos que a sua prossecução poderá fornecer uma boa estruturação para que um aluno regular, desde que fortemente motivado, possa compreender os conhecimentos básicos e aprender estratégias para realizar com sucesso as disciplinas introdutórias de programação. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,526 | Uma Perspectiva Sociotécnica para a Governança de Tecnologia da Informação Baseada na Teoria Ator-Rede | Tecnologia da informação -- gestão,Teoria ator-rede,Sistemas de informação,Aspetos sóciotécnicos de sistemas de informação,Governança de sistemas de informação | A Tecnologia da Informação (TI) vem se tornando um dos principais ativos das organizações, o que torna a sua governança imprescindível. As propostas mais conhecidas no mundo profissional e a literatura científica a esse respeito concentram esforços na definição de estruturas de responsabilidade decisória e processos para controlar as ações relacionadas com a TI. Entretanto, os resultados obtidos não têm sido satisfatórios, e a dimensão humana começa a ser considerada um fator crítico. Um estudo realizado junto a executivos de empresas do setor elétrico, realizado no contexto deste trabalho, revelou que 75% das práticas tidas como essenciais eram relacionadas à participação humana e sua interação com a TI. Dada esta relevância, propõe-se, nesta tese, uma abordagem designada GOVERNANTI, que, usando a Teoria Ator-Rede como quadro conceitual, apoia a identificação e resolução de questões sociotécnicas da governança de TI, centrando-se no alinhamento dos interesses dos atores envolvidos nas atividades de avaliação, direção e monitoração da TI. Foi criada com base em dois estudos de caso. No primeiro, a utilização da GOVERNANTI ajudou a resolver controvérsias em torno de um longo processo de tomada de decisão relativo à aquisição de um laboratório, numa universidade brasileira. No segundo, de maior âmbito, a abordagem foi utilizada para orientar uma comunidade acadêmica na adoção de um portal universitário, num processo que incluiu seis cursos de graduação e mil e duzentos usuários ao longo de seis meses. A GOVERNANTI, enquanto contextualização dos princípios, do vocabulário e das orientações metodológicas da Teoria Ator-Rede para a problemática da Governança de TI, proporciona uma forma estruturada de analisar e intervir nesta realidade na sua plenitude sociotécnica. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,528 | Contributos para uma Abordagem Contextualizada na Aprendizagem Inicial de Programação | Programação de computador -- aprendizagem,Métodos pedagógicos | A aprendizagem inicial de programação é reconhecida como uma tarefa difícil para muitos estudantes. Muitas causas podem ser encontradas para essas dificuldades, as quais contribuem para o elevado nível de insucesso e abandono reportado em muitas disciplinas introdutórias de programação em todo o mundo. Apesar de podermos encontrar na literatura propostas diversas, incluindo abordagens metodológicas e ferramentas computacionais destinadas a facilitar a aprendizagem de programação, os problemas persistem, criando a necessidade de continuar a procurar novas solução que possam apoiar essa aprendizagem, considerando as muitas questões que influenciam o sucesso no aprender a programar. As mais recentes abordagens pedagógicas apontam para a importância da criação de contextos de aprendizagem ricos, incluindo atividades significativas e elementos que possam contribuir para a motivação para a aprendizagem. Dentro desta linha procurámos definir as linhas mestras de uma estratégia pedagógica que possa contribuir para tornar a aprendizagem introdutória da programação mais motivadora e eficaz. O nosso trabalho inspirou-se nos aspectos cognitivos da motivação e na didática contextualizada através da aprendizagem socrática. Com base nas pesquisas do “Alinhamento Construtivo” de John Biggs e na “Aprendizagem Cognitiva” de Allan Collins, os pressupostos teóoricos de pesquisa envolvem aspectos como autoeficácia e autorregulação investigados por Albert Bandura, Barry Zimmerman e Paul Pintrich. A estratégia pedagógica proposta foi implementada levando em conta a metáfora das comunidades de aprendizagem de Matthew Lipman, considerada propícia às abordagens contextualizadas de aprendizagem e muito pertinente para o desenvolvimento em qualidade de várias habilidades de pensamento. O trabalho de investigação utilizou a metodologia Design Based Research (DBR), uma metodologia que se adequa particularmente bem a situação em que se pretende conceber, por em prática e avaliar um artefacto (uma estratégia pedagógica no nosso caso). A estratégia desenvolvida propôs uma significativa modificação no modelo de aulas tradicional das disciplinas de programação e na pratica pedagógica do docente. Foi posta em prática na disciplina de Programação do Mestrado em Design e Multimédia (MDM), do Departamento de Engenharia Informática(DEI). Os resultados dos três ciclos de implementação da estratégia, realizados entre 2008 e 2011, foram considerados bastante positivos, tendo alcançado uma avaliação positiva, tanto pelos estudantes quanto pelo docente envolvido. Os resultados obtidos em termos do sucesso escolar e da taxa de abandono podem igualmente ser avaliados como muito satisfatórios. Os resultados obtidos com este trabalho serviram já de inspiração a uma experiência-piloto de reformulação de todas as disciplinas introdutórias de programação da responsabilidade do DEI, a qual está em curso no ano letivo 2011/12. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,544 | Proposta e Estudo de Soluções para Otimização de Rotas em Ambientes de Mobilidade de Redes | IPv6,Network mobility,Route optimisation,Simulation | No mundo de hoje, no qual se acentua a tendência para que todo o tipo de comunicações recorra à arquitetura TCP/IP e crescem, em número e tipo, os dispositivos que utilizam ligações sem fios, a mobilidade em ambiente IP assume um papel de extrema importância. Por esse facto, tem sido grande a atenção da comunidade científica à proposta e desenvolvimento de soluções de mobilidade IP de nós individuais e de redes. O NEMO Basic Support Protocol, IETF RFC 3963, foi desenvolvido com o objetivo de fornecer mobilidade de redes de forma imediata e transparente para a Internet atual. Contudo, a sua simplicidade está na génese das suas maiores limitações, que resultam em claros problemas de desempenho. Por outro lado, nenhuma das alternativas propostas com o intuito de resolver estas limitações conseguiu reunir consenso. Nesta tese é apresentada uma mudança de paradigma, que consiste em envolver os dispositivos finais nos processos de mobilidade de redes. A proposta Optimised Mobility for Enhanced Networking, OMEN, faculta os mecanismos necessários para que os dispositivos finais tomem consciência da sua condição de mobilidade e possam recorrer aos mecanismos de otimização de rotas já previstos no MIPv6, de forma a não estarem sujeitos às limitações do RFC 3963. Com esta medida consegue-se resolver o problema da decisão da altura ideal para otimizar a rota de um determinado fluxo e, ao mesmo tempo, permitir que os elementos da infraestrutura de rede móvel fiquem dedicados às suas funções de encaminhamento de pacotes, resultando num incremento acentuado do desempenho da rede e num decréscimo do consumo de energia. As simulações realizadas mostram que a proposta OMEN apresenta valores de desempenho de comunicação e de perda de pacotes substancialmente melhores que as restantes soluções existentes, corroborando as vantagens da mudança de paradigma. Para a realização dos diversos estudos de comparação das soluções foi necessário desenvolver um emulador que permitisse resolver as limitações de falta de implementação das soluções de mobilidade de redes e, ao mesmo tempo, permitir simulações de larga escala e de carga na rede. O emulador desenvolvido, denominado mobSim, foi executado num cluster de grandes dimensões, dado o tamanho e complexidade dos cenários de simulação. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,553 | Self-healing Techniques for Web-based Applications | Self-healing,Autonomic computing,Web applications,Fault tolerance | As aplicações Web desempenham um papel importante para o negócio de muitas em- presas. Dados recentemente publicados na Internet Retailer Magazine, revelam que em 2012 as vendas online cresceram: 19% na América Latina atingindo 15,42 biliões de dólares; 16% nos EUA atingindo 225,54 biliões de dólares; 16% na Europa atingindo 302,20 biliões de dólares; 32% na Asia atingindo 256,50 biliões de dólares. Por detrás deste crescimento, existem aplicações que são cada vez mais complexas e difíceis de manter. Estes aspetos, se não forem devidamente acautelados, podem levar a situações de indisponibilidade ou a anomalias de performance, afetando o retorno financeiro e a imagem das empresas. De acordo com Joshua Bixby, presidente da Strangeloop Corporation, “um atraso de um segundo no tempo de resposta, pode representar uma perda de 2,5 milhões de dólares por ano, considerando um site que fatura 100 mil dólares por dia”. O próprio afirma que, “oito em cada dez visitantes que tenham uma experiência negativa não voltam e três vão partilhar a sua experiência com outros”. Em 2001, Paul Horn da IBM, referiu-se à complexidade dos sistemas como um dos maiores entraves ao desenvolvimento tecnológico. Segundo o próprio, a complexidade dos sistemas tende a ser tão elevada que estes se tornam difíceis de gerir e manter. Para fazer face a este problema é proposto o conceito de Autonomic Computing (AC). Este conceito é uma visão holística, na qual os sistemas dispõem de capacidades de gestão autónoma. Foram identificadas quatro atributos fundamentais, nas quais o AC deve assentar: self-configure, self-heal, self-optimize e self-protect. Nesta Tese apresentamos um sistema de self-healing para aplicações Web. O self-healing refere-se à capacidade de auto detetar e recuperar de anomalias. A sua adoção em aplicações Web visa a deteção de anomalias que possam ocorrer em tempo de execução e na recuperação automática dessas anomalias. Neste âmbito, propomos um framework denominado de SHõWA. O SHõWA é composto por vários módulos que cooperam entre si, realizando as tarefas de monitorização da aplicação, a análise de dados para a deteção e localização de anomalias e a execução de procedimentos de recuperação. A monitorização é feita através de um agente, implementado segundo o paradigma de Aspect-Oriented Programming (AOP). Este agente não requer conhecimento prévio sobre a aplicação a monitorizar nem alterações no seu código fonte. Ele dispõe de algoritmos que permitem, de forma autónoma, ajustar a frequência de monitorização e o nível de profiling, reduzindo assim o impacto de performance causado pela própria monitorização. A análise de dados é feita através de correlação estatística, e tem como objetivo detetar variações de performance, analisando para o efeito se uma variação é motivada por alterações de workload ou devido a algum tipo de anomalia. Perante uma anomalia de performance, a análise de dados é feita com o intuito de localizar a anomalia, nomeadamente se na sua origem estão alterações ao nível do sistema, do servidor aplicacional ou da própria aplicação, identificando neste caso, os componentes envolvidos na anomalia de performance. Mediante a deteção e localização da anomalia, o framework seleciona e executa um plano de recuperação (p.ex.: redimensionar os recursos do sistema, fazer downgrade da aplicação, fazer restart sos serviços). Na parte final da Tese, apresentamos uma extensão do framework, destinado a prever a ocorrência de anomalias de performance. Esta extensão faz uso de modelos de análise de séries temporais para estimar valores e predizer, através de algoritmos de classificação (machine learning), o estado do sistema em função dessas estimativas. O framework SHõWA foi implementado e testado neste trabalho. Destacam-se os seguintes resultados: • Através de um conjunto de anomalias frequentemente observadas em aplicações Web, fizemos um estudo comparativo utilizando sistemas de monitorização diferentes. O framework SHõWA detetou 100% das anomalias injetadas e em 82% dos casos foi a ferramenta mais rápida a detetar as anomalias; • Com a adoção de mecanismos de monitorização adaptativa e seletiva, o framework SHõWA permite intercetar todos os métodos da aplicação sem afetar severamente a performance do sistema. Os resultados revelam que o throughput é afetado em menos de 1% e o atraso no tempo de resposta é inferior a 2 milissegundos; • O framework SHõWA é capaz de distinguir entre variações de workload e anomalias de performance; • O framework SHõWA não detetou anomalias quando estas não foram injetadas. Ele detetou todas as anomalias de performance injetadas e todas as vezes que detetou existiam utilizadores afetados por atrasos no tempo de resposta; • As anomalias detetadas foram recuperadas de forma automática. O processo de recuperação mitigou o impacto das anomalias sem causar erros ou perdas de trabalho em progresso; • Considerando uma aplicação Web a correr numa infraestrutura em cloud, o framework SHõWA revelou-se útil para redimensionar a infraestrutura e manter um bom nível de serviço. Ele detetou cenários de contenção no workload e de contenção nos recursos do sistema, e permitiu ajustar a infraestutura de forma rápida, reduzindo o impacto das anomalias junto dos utilizadores; • A monitorização, deteção, localização e recuperação de anomalias é feita automaticamente, reduzindo assim a necessidade de intervenção humana.
Os resultados obtidos favorecem a adoção do framework em aplicações Web de produção. O framework SHõWA contribui para assegurar a performance e disponibilidade das aplicações, maximizando o retorno financeiro para as empresas que utilizam estas aplicações no âmbito do seu negócio. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,625 | Identificação neuro-difusa: aspectos de interpretabilidade | Identificação de sistemas dinâmicos,Lógica difusa,Sistemas difusos,Modelização difusa,Redes neuronais,Identification of dynamical systems,Fuzzy logic,Fuzzy systems,Fuzzy modeling,Neural networks | No momento presente da História, é lícito afirmar-se que a humanidade se encontra em plena era da informação. De facto, em qualquer aspecto da sociedade, desde as actividades de lazer até aos mais complexos sistemas de produção, é notória a presença e influência das tecnologias de informação. Assim, assiste-se presentemente a um forte impulso na investigação, desenvolvimento e aplicação de metodologias de computação aos processos industriais de produção. Na verdade, o elevado grau de complexidade que os caracteriza, acompanhado de uma necessidade crescente de desempenho como forma de dar resposta às leis de mercado, exige a utilização de estratégias cada vez mais sofisticadas. Uma das áreas que tem merecido uma atenção particular tem sido a soft computing, a qual engloba metodologias tais como a lógica difusa, redes neuronais e algoritmos genéticos, de forma simples ou combinada, constituindo um dos pilares dos sistemas de informação inteligentes. Neste contexto, a dissertação apresentada pretende contribuir para a compreensão do potencial associado às técnicas neuro-difusas como mecanismo de identificação de sistemas. Assim, numa primeira fase introdutória, são apresentados e discutidos os princípios básicos da lógica difusa, sistemas difusos e redes neuronais, enquadrados na temática da identificação de sistemas. Neste trabalho, são estudadas diversas estruturas difusas, nomeadamente os sistemas de Takagi-Sugeno de ordem 0 e 1, bem como sistemas linguísticos. Neste sentido, são abordados dois aspectos essenciais da identificação difusa: a aprendizagem da estrutura e a aprendizagem de parâmetros. No primeiro ponto é prestada especial atenção à utilização de técnicas de agrupamento de classes, destacando-se, de entre estas, o algoritmo de agrupamento subtractivo. Ainda em relação à aprendizagem da estrutura, é abordada a questão da selecção de entradas relevantes. Relativamente à aprendizagem de parâmetros, a mesma é conduzida com recurso ao treino de uma rede neuronal difusa pelo algoritmo de retropropagação do erro, sendo, em algumas situações, utilizados esquemas híbridos baseados em optimização linear e não linear. Ainda em relação a este ponto, o problema da aprendizagem incremental de parâmetros é abordado, ainda que de forma superficial. Um aspecto relevante no contexto da implementação de modelos difusos prende-se com a exploração do potencial que lhes é inerente em termos de transparência do modelo final. Assim sendo, são apresentados alguns estudos originais em termos de estratégias que visem a manutenção da interpretabilidade dos modelos durante a aprendizagem de parâmetros, as quais se baseiam em medidas de similaridade e na aprendizagem restringida de parâmetros. As metodologias referidas foram aplicadas a alguns casos de estudo, e.g., a série caótica Mackey-Glass e a fornalha de Gás Box-Jenkins, os quais confirmaram as suas capacidades de modelização, assim com a adequação das técnicas difusas na implementação de modelos interpretáveis. As mesmas técnicas foram aplicadas a um sistema industrial, nomeadamente uma planta de branqueamento de pasta da papel. Contudo, os resultados obtidos não foram totalmente satisfatórios, em virtude da deficiente qualidade dos dados de identificação. Na realização do estudo efectuado, os algoritmos descritos neste trabalho foram implementados na linguagem de programação C++, preparando-se neste momento a sua integração numa interface gráfica por forma a que a ferramenta computacional desenvolvida possa constituir um auxílio no estudo dos problemas analisados nesta dissertação, tanto com funções didácticas como de investigação científica. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,887 | Metodologia de Análise Inversa para Determinação Simultânea dos Parâmetros de Leis Constitutivas, com Recurso a um Provete Cruciforme | Análise inversa,Leis constitutivas,Identificação de parâmetros,Ensaio de tracção biaxial,Provete cruciforme,Simulação numérica,Estampagem de chapa | O presente trabalho centra-se no desenvolvimento de uma metodologia de análise inversa, para determinação dos parâmetros de modelos constitutivos utilizados para descrever o comportamento plástico de chapas metálicas, baseada na informação adquirida num ensaio de tracção biaxial de um provete cruciforme. Esta metodologia foi desenvolvida e testada com recurso a um programa de elementos finitos (DD3IMP), desenvolvido para simular numericamente a deformação plástica de chapas metálicas a três dimensões. A geometria do provete cruciforme foi escolhida de modo a permitir obter, simultaneamente, valores elevados de deformação plástica e de gradientes de deformação, para pontos situados ao longo dos eixos de simetria do provete. Ou seja, a geometria escolhida, de entre várias possíveis do provete cruciforme, permite obter deformações elevadas para um amplo conjunto de trajectórias de deformação. Realizou-se uma análise directa baseada em resultados numéricos obtidos em ensaios de tracção biaxial do provete cruciforme, com a geometria seleccionada. O comportamento plástico do material é descrito pelo critério de plasticidade de Hill’48 e pela lei de encruamento de Swift. A análise directa incidiu sobre aos parâmetros do critério de anisotropia de Hill’48 e da lei de encruamento de Swift e utilizou variáveis possíveis de obter experimentalmente neste tipo de ensaio, após um determinado nível de carregamento, tais como as trajectórias de deformação e os valores de deformação plástica equivalente em cada ponto e a evolução das forças de tracção durante o ensaio. As tendências apresentadas pelas variáveis seleccionadas, em função do comportamento do material, foram identificadas e quantificadas por análise directa, o que permitiu desenvolver uma metodologia de análise inversa para identificação, simultânea, dos parâmetros do critério de anisotropia do critério de Hill’48 e da lei de encruamento de Swift. A metodologia proposta foi testada e validada, com base em resultados gerados por simulação numérica de materiais fictícios com diferentes tipos de comportamento plástico, que se assumem como sendo resultados experimentais do ensaio de tracção biaxial do provete cruciforme. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,898 | Algoritmos e estratégias de gestão do problema de contacto com atrito em grandes deformações: aplicação à estampagem de chapas metálicas | Elementos finitos sólidos,Modelos constitutivos,Elastoplasticidade,Contacto com atrito,Simulação numérica | O objectivo deste trabalho é o desenvolvimento de modelos, algoritmos e métodos numéricos para a simulação numérica do processo de estampagem de chapas metálicas, que contribuam para aumentar a robustez e eficiência numérica dos programas de simulação e melhorar a precisão dos resultados obtidos. Os vários desenvolvimentos propostos são implementados e testados no programa de elementos finitos DD3IMP. O contributo deste trabalho incide fundamentalmente em cinco áreas distintas: (i) a descrição das ferramentas; (ii) o algoritmo de detecção de contacto; (iii) o método de regularização do problema de contacto com atrito; (iv) o modelo de atrito e (v) a validação experimental dos modelos e algoritmos desenvolvidos. Neste contexto: apresenta-se um estudo numérico de optimização da descrição das ferramentas por superfícies paramétricas de Bézier; procede-se à optimização do algoritmo de gestão das ferramentas a força imposta; implementa-se um algoritmo de detecção de contacto global mais robusto; estudam-se estratégias distintas para a optimização do valor do parâmetro de penalidade e associa-se à lei de Coulomb um modelo que estabelece a evolução do coeficiente de atrito em função da pressão de contacto. A comparação dos resultados numéricos e experimentais permitiu constatar que os desenvolvimentos introduzidos no programa DD3IMP conduziram a uma melhoria significativa na precisão da simulação. Palavras-chave: Estampagem; Simulação Numérica; Grandes Transformações; Elastoplasticidade; Modelos Constitutivos; Contacto com Atrito; Elementos Finitos Sólidos. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,911 | A indentação de materiais maciços e filmes finos : modelação e análise inversa | Dureza -- ensaio,Filmes finos,Ensaios de materiais | O ensaio dinâmico de dureza Vickers é utilizado na caracterização mecânica de materiais maciços e revestidos. O método dos elementos finitos é aplicado para efectuar a simulação numérica tridimensional do ensaio de dureza. A modelação do ensaio e a optimização dos parâmetros influentes na simulação numérica são objecto de estudo detalhado. É proposta uma metodologia para efectuar a determinação da complacência, desenvolvida com base no estudo da curva de carga-descarga. A geometria da indentação é relacionada com as propriedades mecânicas. No caso de materiais maciços, é proposta uma metodologia de análise inversa para determinar a curva de tensão-deformação plástica, com base na curva de carga-descarga do ensaio dinâmico de dureza, obtida com um único indentador. Em materiais revestidos, são estudadas a geometria da indentação e as distribuições de tensão e de deformação. É também tratado o problema da determinação do módulo de elasticidade de revestimentos com recurso a modelos. A finalizar, é proposta uma metodologia de análise inversa para determinar o módulo de elasticidade de revestimentos. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,966 | Estudo numérico e experimental da vedação aerodinâmica em espaços refrigerados | Câmaras frigoríficas,Isolamento térmico | Em instalações frigoríficas industriais as portas de acesso têm que permanecer abertas por períodos mais ou menos longos, seja em operações de rotina ou de carga/descarga. A diferença de temperatura induz a infiltração de ar quente do exterior no espaço refrigerado, podendo causar vários problemas, como sejam: perda de qualidade dos produtos; aumento dos custos de funcionamento do sistema de frio e problemas de segurança. Com o objectivo de minimizar tais efeitos diferentes soluções podem ser adoptadas, sendo a vedação aerodinâmica por cortina de ar uma das mais interessantes, pois permite preservar as características térmicas e químicas do espaço interior e, ao mesmo tempo, o livre acesso por pessoas e máquinas. Neste trabalho apresenta-se o estudo experimental e numérico sobre a aplicação de cortinas de ar como elementos activos de isolamento térmico de portas de acesso a câmaras frigoríficas. Para o efeito, foi construída e instrumentada uma instalação piloto, à escala laboratorial, constituída no essencial por dois compartimentos contíguos, com um dispositivo de cortina de ar instalado sobre a porta de ligação. As condições térmicas iniciais nos compartimentos frio e quente eram asseguradas, respectivamente, por uma unidade de refrigeração e por um convector eléctrico, e a sua evolução temporal medida durante o período em que a porta era mantida aberta. As trocas de energia entre os dois espaços foram avaliadas, com o equipamento de cortina de ar em funcionamento ou não. Para analisar o comportamento do dispositivo de vedação foi implementado um modelo numérico usando a mecânica de fluidos computacional, inicialmente numa formulação bidimensional (2D), posteriormente substituída por um modelo tri-dimensional (3D). Observou-se uma boa concordância entre as medições experimentais e as previsões numéricas, nomeadamente da evolução temporal da temperatura em diferentes pontos de monitorização e através do efeito de vedação obtido. O modelo numérico desenvolvido permitiu a realização de um estudo sistemático dos parâmetros do problema e a sua comparação com resultados anteriormente publicados por outros investigadores. Numa primeira fase, para a configuração mais comum (cortina de ar de jacto descendente, sem recirculação), avaliou-se a influência dos diferentes parâmetros (altura do vão da porta, diferença de temperatura reinante em ambos os lados da porta, espessura do bocal de descarga e orientação inicial do jacto), procurando obter um máximo efeito de vedação. Numa segunda fase, foram analisadas diversas configurações (cortinas de ar de jacto vertical descendente, simples e duplo, de jacto horizontal, com e sem recirculação do ar), tendo-se concluído que a configuração mais adequada, para este tipo de aplicações, corresponde à cortina de ar de jacto vertical descendente, instalada do lado exterior sobre a porta de acesso à câmara frigorífica. Finalmente, propõe-se uma estratégia inovadora para a operação dos equipamentos de cortina de ar, incorporando um dispositivo electrónico de controlo da velocidade do jacto, de forma a funcionar próximo das condições óptimas, isto é, correspondentes à máxima eficiência de vedação. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,967 | Novos materiais nanoestruturados para aplicações electroquímicas | Materiais nanoestruturados | Esta tese apresenta os resultados dos estudos de desenvolvimento de novos materiais nanoestruturados para aplicação em electroquímica como materiais de eléctrodo. Os estudos focaram-se no desenvolvimento de filmes ultrafinos nanoestruturados de diversos materiais, construídos por diferentes métodos de deposição e que se destinam às aplicações em diferentes tipos de eléctrodo. Foi dada atenção especial ao desenvolvimento de filmes nanoestruturados para revestimento de cristais piezoeléctricos de quartzo com vista à aplicação em microbalanças de quartzo electroquímicas (EQCM). Filmes nanoestruturados de carbono grafite foram depositados por pulverização catódica sobre cristais piezoeléctricos, produzindo materiais de eléctrodo com boas propriedades físicas e químicas. Da mesma forma, a técnica de deposição de filmes camada sobre camada, foi usada na construção de filmes ultrafinos automontados de ácido hilurônico (HA) e mioglobina (Mb). Foi efectuado um estudo de electropolimerização de monómeros fenazínicos à base de vermelho neutro (NR), azul de metileno (MB) e verde de metileno (MG) sobre eléctrodos de cristais piezoeléctricos de quartzo revestidos de ouro, modificados com filmes ultrafinos de carbono e filmes polianiónicos e, eléctrodos compósitos de carbono. Também foram estudados outros tipos de materiais nanoestruturados. Foram efectuados estudos de caracterização de eléctrodos de materiais compósito fabricados com pó de carbono grafite e acetato de celulose. Além disso, foram efectuados estudos de corrosão em filmes de cobre nanoestruturados depositados por pulverização catódica. Todos os materiais foram caracterizados electroquimicamente por voltametria e por espectroscopia de impedância electroquímica. Também foram efectuados estudos de superfície por microscopia de força atómica e, nalguns casos, por microscopia Raman confocal e microscopia electrónica de varrimento com análise por energia dispersiva de raios-X. Os estudos de caracterização demonstraram as potencialidades dos novos materiais como materiais de eléctrodo apresentando boa estabilidade. Alguns destes novos materiais são capazes de substituir eléctrodos metálicos em diversas aplicações, abrindo novas oportunidades para a investigação dos processos de eléctrodo e para a aplicação em sensores e biossensores electroquímicos. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,968 | Propagação de incêndios florestais por focos secundários | Incêndio florestal | A propagação de incêndios florestais por focos secundários pode ser dividida em três fases distintas: (1) libertação das partículas; (2) elevação das partículas em combustão na pluma térmica; (3) transporte, pelo vento, das partículas em combustão; e (4) contacto da partícula com o solo. A presente tese apresenta o estudo do transporte de partículas pelo vento (fase 3) e a combustão que ocorre durante esse transporte. Os combustíveis analisados foram pinhas individuais de Pinus pinaster, as escamas constituintes dessas pinhas, e cascas do tronco de árvores de Eucalyptus globullus. Para além de um aprofundamento na compreensão do fenómeno dos focos secundários, aplicado especificamente aos combustíveis analisados, este trabalho teve como objectivo último a criação de um programa que permite simular o transporte, pelo vento, de uma partícula incandescente depois de ter sido elevada a uma determinada altura pela pluma térmica. Nesta perspectiva foram realizados diversos ensaios de caracterização dos combustíveis mencionados, ensaios de combustão das partículas e ensaios de caracterização do seu comportamento aerodinâmico. O estudo efectuado focou-se apenas em duas dimensões, concentrando-se no plano vertical que passa pelo centro de gravidade da partícula e é paralelo à direcção do escoamento. Os ensaios realizados pretenderam representar as constantes alterações da orientação e as transformações físicas que uma partícula em combustão conhece ao longo do seu transporte. Os ensaios foram realizados em diversos equipamentos existentes no Laboratório de Estudo sobre Incêndios Florestais (LEIF) da Associação para o Desenvolvimento da Aerodinâmica Industrial (ADAI) da Universidade de Coimbra. Destes equipamentos salientam-se o Túnel de Combustão Vertical e o Túnel Oblíquo. Os resultados apresentados dividem-se nos seguintes tópicos: • Estudo das propriedades físicas dos combustíveis analisados; • Análise da combustão em função das características físicas, da velocidade relativa do escoamento a que são sujeitas e da sua orientação relativamente ao vento incidente; • Análise das velocidades terminais e dos coeficientes aerodinâmicos (coeficiente de resistência, coeficiente de sustentação e coeficiente de momento) das partículas em combustão ao longo do seu transporte. • Criação e validação de um programa que integra os diversos modelos empíricos obtidos e que permite prever a trajectória de uma partícula incandescente libertada durante uma situação de incêndio. A contribuição mais evidente deste estudo consiste na determinação de parâmetros aerodinâmicos e de combustão específicos que conferem maior rigor na simulação das trajectórias de combustíveis com uma importância fulcral na floresta portuguesa. O programa final obtido aplica-se fundamentalmente à fase do transporte em que a partícula já não é elevada, sendo unicamente sujeita à acção do vento horizontal e à força gravítica. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,976 | Desenvolvimento e otimização de um sistema de refrigeração solar por adsorção | Energia solar térmica,Refrigeração,Adsorção | A presente Tese apresenta um estudo experimental e de simulação computacional do funcionamento, avaliação de desempenho e otimização de um frigorífico solar, que funciona com um ciclo de refrigeração por adsorção, usando o par sílica-gel e água, utilizando exclusivamente energia solar térmica como fonte de energia. Começa-se por fazer uma introdução ao tema, descrevendo os princípios de funcionamento do frigorífico solar por adsorção, o modo de avaliar o seu desempenho, e caracterizando os materiais adsorventes mais comuns. Faz-se também uma descrição sucinta dos tipos de coletores solares que podem ser utilizados nestes sistemas. Apresenta-se, então, uma revisão bibliográfica analisando os trabalhos de investigação mais significativos nesta área. Com base na informação recolhida do estudo comparativo do desempenho de vários pares adsorvente-adsorvato, e em particular do par sílica-gel e água, foi projetado e construído um protótipo de um frigorífico solar por adsorção, com um coletor solar plano de 1 m2 de área, em cujo interior foram colocados 30 kg de sílica-gel seca. O sistema funciona com pressões internas muito inferiores à pressão atmosférica, devendo garantir a manutenção das condições de vácuo [a pressão interna varia entre um valor mínimo de 300 ou 400 Pa até valores máximos da ordem de 10000 Pa (pressões absolutas)]. A condensação da água dá-se num condensador arrefecido por convecção, em contacto com o ar atmosférico. A produção de frio decorre da vaporização da água no evaporador, que fica alojado no interior da caixa refrigerada (reservatório de frio). O frigorífico solar foi testado e ensaiado em Coimbra, num local sem qualquer sombreamento. Durante os primeiros testes surgiram vários problemas relacionados com a dificuldade de manter o nível de vácuo exigido para realizar sucessivos ciclos de adsorção, tendo-se procedido a melhorias na estanquidade das tubagens e à eliminação de materiais vedantes que libertam compostos voláteis não condensáveis. A resolução dos problemas que afetaram o funcionamento do frigorífico solar foi algo morosa e delicada, mas finalmente os ensaios experimentais decorreram com sucesso, conseguindo o frigorífico solar manter a temperatura na câmara frigorífica próxima dos 0°C durante todo o dia, mesmo em dias muito quentes, embora o desempenho obtido seja ligeiramente inferior ao esperado. O valor do COP obtido experimentalmente foi de cerca de 0.07, mas os cálculos teóricos previam um valor de cerca de 0.12. Foi desenvolvido um modelo computacional que permite simular o funcionamento do frigorífico solar, o qual foi validado com os dados experimentais recolhidos. Usando o modelo numérico, efetuou-se um estudo paramétrico analisando a influência, sobre o desempenho do frigorífico solar, da quantidade de sílica-gel, do número de alhetas no interior do adsorsor, do azimute do coletor solar, da área do condensador, da superfície de vaporização no interior do evaporador, do aumento do coeficiente de transmissão de calor associado ao arrefecimento noturno, da resistência térmica de contacto entre a sílica-gel e a superfície interna do coletor, das propriedades radiantes da placa do coletor solar e do isolamento térmico da caixa frigorífica. Os resultados deste estudo conduziram aos valores dos parâmetros que otimizam o desempenho do frigorífico solar, o qual é consideravelmente melhor que o do protótipo construído. No entanto, por falta de recursos e de tempo, não foi possível construir e ensaiar a versão otimizada do frigorífico solar. Adicionalmente, estudaram-se algumas aplicações práticas do ciclo de adsorção, mesmo se com configurações diferentes da do frigorífico solar, incluindo a possibilidade de climatizar um espaço, tanto em arrefecimento como em aquecimento, e a possibilidade de produção de frio instantâneo. Concluiu-se que o desempenho destes sistemas é relativamente modesto, com coeficientes de desempenho a variar tipicamente entre 0.10 e 0.20, com potências frigoríficas médias diárias de cerca de 75 W por m2 de coletor, valores que, mesmo baixos, ganham relevo atendendo a que o sistema utiliza exclusivamente energia solar, sem custos e abundante no verão, quando são maiores as necessidades de arrefecimento. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,982 | Modelos de Previsão do Teor de Humidade de Combustíveis Florestais | Teor de Humidade,Sorção,Tempo de resposta,Precipitação | O teor de humidade de um combustível florestal reveste-se de enorme importância na problemática dos incêndios florestais devido à sua influência em vários aspetos, nomeadamente no risco, na ignição, na ocorrência, na propagação, na intensidade e na extinção de um incêndio florestal. No presente estudo apresentam-se resultados provenientes do programa de monitorização do teor de humidade de combustíveis florestais que se tem vindo a realizar, no centro de Portugal, desde 1986. Foi analisada a representatividade espacial e temporal do teor de humidade das espécies caracterizadas assim como a relação entre elas. Foi igualmente analisado o número de amostras necessárias para a sua correta caracterização assim como a comparação do teor de humidade determinado por secagem em estufa e do teor de humidade determinado pelo analisador rápido de humidade. Foi verificado que, quando o teor de humidade é reduzido, os resultados obtidos através do analisador rápido de humidade são bem correlacionáveis com o teor de humidade obtido por secagem em estufa. Devido à sua representatividade, os resultados obtidos no programa de monitorização da Lousã podem ser utilizados como indicadores do teor de humidade e do risco de incêndio de uma região mais vasta do território Português A modelação dos processos de adsorção e de dessorção e do teor de humidade de equilíbrio abaixo do ponto de saturação das fibras dos combustíveis florestais finos pode resultar em previsões mais precisas dos processos de secagem e humidificação. Com base em resultados laboratoriais e de campo realizados com agulhas mortas da espécie Pinus pinaster foram testados modelos de previsão das curvas de sorção e das isotérmicas do teor de humidade de equilíbrio. Os modelos apresentaram uma capacidade de previsão média a elevada para todos os casos testados. O melhor ajuste das curvas de sorção foi obtido através da aplicação dos modelos normalmente aplicados a produtos alimentares e agrícolas e para o teor de humidade de equilíbrio, o melhor ajuste foi obtido pela aplicação dos modelos normalmente aplicados a combustíveis florestais. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,983 | Coletor solar de baixo custo. Aplicação à secagem de produtos agroalimentares | Coletor solar,Matriz porosa metálica,Secadores solares,Secagem de alimentos,Secagens descontínuas | A energia solar apresenta-se como uma alternativa às fontes não-renováveis e apresenta um enorme potencial a ser explorado, nomeadamente no que a Portugal diz respeito. Dentro dos dispositivos que visam o aproveitamento desta forma de energia, os coletores solares térmicos surgem com grande interesse para um conjunto vasto de aplicações, dentro das quais surge o aquecimento de ar. Neste particular, é destacado o acoplamento de coletores a secadores solares. A presente tese aborda a construção e teste de um coletor solar para aplicação à secagem de produtos agroalimentares, um tema de indubitável interesse na atualidade. Este é do tipo placa plana (FPC), estacionário e não concentrador. É utilizada no mesmo uma matriz porosa metálica como elemento absorvedor que consiste num material de uso corrente (palha-de-aço), caracterizado por elementos estruturais de diâmetro muito pequeno ( d≈0,09mm), elevada porosidade (ε =0,99) e uma área de transferência de calor de 359,18m2.m-3. O dispositivo em estudo apresenta assim um baixo custo e simplicidade de construção, pretendendo ser uma solução eficaz para acoplamento a instalações de secagem, nomeadamente do tipo indireto ou misto. Os testes efetuados, demonstraram que este coletor permite aquecer ar até temperaturas máximas do ar próximas de 80ºC (correspondentes a um máximo de cerca de 50ºC) com um rendimento térmico que ronda os 40%, quando usado um vidro duplo como cobertura. Estes valores coadunam-se e até superam em certos casos, os referidos na literatura para outros coletores do tipo “single pass”. Por outro lado as temperaturas atingidas são iguais ou superiores às requeridas para processos de secagem da maioria dos produtos agroalimentares. Foi igualmente estudada a secagem convectiva de um produto biológico (pera). Os resultados obtidos através de dados experimentais e por modelo matemático, usando a lei de Fick com uma condição de fronteira convectiva, demonstram que as secagens efetuadas em modo descontínuo apresentam vantagens significativas. Por um lado a imposição de pausas no processo, e nomeadamente o aumento do número das mesmas permite, nas condições analisadas, um incremento significativo do ponto de vista de uma poupança energética, sendo que esta pode ir até aos 17% para três pausas. Por outro lado demonstra-se a particular adaptabilidade de uma metodologia descontínua ao uso da energia solar (de natureza essencialmente intermitente) fornecendo-se uma ferramenta preliminar de planeamento de secagens, com possível adaptação dos períodos de pausa aos ciclos diurnos e noturnos de um processo de secagem solar. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,988 | Filmes finos híbridos nanoestruturados compatíveis com o tecido nervoso | implantes neurais,Silicio,pulverização catódica,Filmes finos nanoestruturados,Propriedades antimicrobianas,Cultura de células do córtex frontal | O interesse no desenvolvimento de materiais para aplicações médicas é enorme e as oportunidades da sua utilização na área das neurociências são consideradas como revolucionárias, com infindáveis potenciais aplicações. Uma dessas aplicações consiste na utilização de elétrodos que permitem fornecer estímulos elétricos ao tecido nervoso, permitindo não só reestabelecer a audição em surdos profundos, como tratamento de epilepsias, Alzheimer, tratamento de dor crónica ou depressão profunda resistente a fármacos, entre outros. De facto, este tipo de tratamento demonstrou a sua eficácia, mas com a reação do organismo o elétrodo acaba por ficar isolado e deixar de desempenhar a sua função. Contudo, o interesse não se centra apenas em desenvolver materiais maciços, mas também na modificação da sua superfície, que no fundo é o que está em contacto direto com o organismo. Filmes finos de materiais híbridos, nanoestruturados foram utilizados na modificação de um dos materiais atualmente usados como implantes neurais, o silício. Os filmes foram codepositados a partir de alvos de sílica e dopados com prata, cobre, ouro e a combinação de dois destes metais. As superfícies modificadas foram caracterizadas exaustivamente sendo de salientar os seguintes aspetos: todos os filmes finos, com teores de metal inferiores 25%at., eram nanocompósitos constituídos por uma matriz amorfa de sílica reforçada pela fase metálica (ou de óxidos de metal no caso do cobre), de dimensões manométricas. O estudo topográfico das superfícies evidenciou que o tamanho de partícula era inferior a 100 nm e a rugosidade média inferior a 25 nm. Após a avaliação da adesão dos filmes, por um teste específico para a aplicação final, as superfícies moderadamente hidrófilas e com potencial zeta negativo, por serem as descritas na literatura como sendo as mais favoráveis ao crescimento de neurónios, foram selecionadas para os ensaios antimicrobianos. As estirpes de bactérias selecionadas, Acinetobacter lwoffii (DSM 2403), Enterococcus faecalis (LMG 7937 ) e Pseudomonas aeruginosa (LMG 1242), são das mais estudadas em termos de infeções nosocomiais. Os testes realizados aferiram da formação de um halo de inibição quando em contato com os meios sólidos inoculados, bem como da capacidade inibitória na formação de colónias, quando as suspensões estiverem em contacto com as espécies libertadas pelas superfícies para soro fisiológico. A superfície que se evidenciou como mais promissora foi testada em cultura de células isoladas a partir do córtex frontal do embrião de rato. A cultura de células do córtex revelou que o revestimento, quando comparado com o material base do elétrodo, o silício, minimizou ou eliminou a adesão de células da microglia e astrócitos, e promoveu a adesão de neurónios. Assim, os resultados mostram que os filmes finos desenvolvidos e estudados ao longo deste trabalho são promissores para serem utilizados na modificação de matrizes de silício usados como implantes no tecido nervoso. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,990 | A Metodologia Lean e o seu Impacto na Produção Sustentável | Lean Production,Produção Lean | Este trabalho encontra-se dividido em duas partes principais: (1) uma análise acerca do processo de implementação da metodologia lean em diferentes países e (2) o estabelecimento de uma relação entre a implementação de ferramentas lean e a sustentabilidade social e ambiental de organizações industriais. Nos últimos anos as empresas europeias perceberam que grandes investimentos em tecnologia já não são suficientes para garantir a competitividade face a países com mão de obra barata. A produção lean pode representar uma vantagem competitiva e contribuir para a melhoria do desempenho das empresas. A literatura acerca deste tópico é vasta e rica em casos de sucesso relacionado com a implementação de metodologias lean. Entre essa literatura encontra-se uma grande quantidade de inquéritos que procuram estabelecer a vantagens, fatores facilitadores da implementação, diferenças entre empresas de grande e pequena dimensão ou de produção por encomenda ou para stock e benefícios conseguidos e a sua relação com a implementação de técnicas Lean. A grande maioria desses trabalhos estão direcionados para empresas pertencentes a um único país, sendo então necessário conduzir estudos multi paíse de modo a se conseguir ter uma noção das diferenças nos processos de implementação da produção lean em países distintos, com diferentes culturas ou tipo de indústria. Este trabalho pretende contribuir para esse objetivos apresentando resultados de um inquérito realizado em 4 países: Portugal, Itália, Reino Unido e Estados Unidos da América. Um grande número de empresas, pertencentes a uma grande diversidade de setores industriais, foram contactadas no âmbito deste trabalho. Obtiveram-se respostas de 187 empresas italianas e 149 empresas portuguesas, e os resultados destas amostras foram comparados com resultados obtidos com inquéritos semelhantes aplicado no Reino Unido e no EUA, permitindo uma distinção dos processos de implementação lean nestes 4 países. O mapeamento conceptual consiste numa concetualização estruturada que pode ser utilizada por um grupo para desenvolver um “framework” conceptual para guiar processo de avaliação ou planeamento. O mapeamento conceptual pode ser utilizado para ajudar um grupo a descrever a sua ideias de uma forma gráfica que tem sido aplicada em diversas áreas:L planeamento estratégico, desenvolvimento de produtos, análise de mercado ou tomada de decisão. Neste trabalho descreve-se como o mapeamento conceptual, que combina uma abordagem qualitativa baseada num caso de estudo – com base em entrevistas, grupos de foco e visitas ao shop-floor - e métodos quantitativos – utilizando software e métodos de mapeamento baseados em dados – foi utilizado para responder à seguinte questão: pode a produção lean contribuir para a sustentabilidade social e ambiental de uma organização industrial? Os resultados do mapeamento conceptual são analisados empiricamente. Conforme se esperava foi identificado um impacto positivo das técnicas lean sobre a produtividade e a eficiência das empresas. Além disso, os resultados mostram ainda uma relação positiva entre a implementação de técnicas lean e a sustentabilidade social e ambiental. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
25,994 | Comportamento mecânico de compósitos de fibra de vidro/epoxy nano-reforçados | nanocompósitos,fibra de vidro,nano-argila,nanotubos de carbono,fratura interlaminar,fadiga,modelação numérica da delaminação,nanocomposites,glass fibre,carbon nanotube | Os materiais compósitos laminados de matriz polimérica têm propriedades vantajosas tendo por isso uma ampla variedade de aplicações. Estes materiais são porém suscetíveis de sofrerem delaminações que podem debilitar consideravelmente as estruturas. Na direção da espessura do laminado as fibras não funcionam como um reforço efetivo, pelo que a resistência entre camadas é sempre menor que a resistência no plano. Neste trabalho estudam-se compósitos de fibra de vidro do tipo E, costurada sob a forma de tecido equilibrado tri-direcional e matriz epoxídica modificada com nano-argila montmorilonita organicamente modificada (OMMT) ou nanotubos de carbono de parede múltipla (MWCNT). A adição destes nanomateriais pretende melhorar as propriedades interfaciais e assim contribuir para melhorar o comportamento mecânico destes materiais. No fabrico dos compósitos trifásicos foi utilizado o processo de moldagem assistida a vácuo a partir do empilhamento de dez camadas de fibra de vidro previamente impregnadas com resina nano-modificada. Para caracterizar e comparar a Tenacidade à Fratura Interlaminar dos compósitos, fibra de vidro/epóxido foram realizados ensaios de Fratura Interlaminar, com solicitações de carga em Modo I, Modo II e Modo Misto I/II. De uma forma geral a modificação da matriz com nanopartículas resultou numa melhoria da Tenacidade à Fratura Interlaminar independentemente do modo de solicitação. Foi ainda avaliada a influência da nano-argila e do hidro-envelhecimento na Tenacidade à Fratura Interlaminar e no crescimento de fendas subcríticas. Os resultados de descoesão subcrítica, apresentados sob a forma de curvas da/dt versus G, mostraram que o envelhecimento promovido pela água nos compósitos com nano-argila reduz a Tenacidade à Fratura Interlaminar em Modo I. Por outro lado, a dispersão da nano-argila na matriz promove uma diminuição significativa da velocidade de crescimento da fenda subcrítica. Foram ainda observadas as superfícies de Fratura Interlaminar dos compósitos através de microscopia eletrónica e os mecanismos de ruina foram analisados e discutidos. Os efeitos da modificação da matriz com nanopartículas sobre o comportamento à fadiga dos compósitos, fibra de vidro/epóxido foram avaliados através de ensaios realizados com cargas cíclicas a amplitude constante, de tração-tração e de flexão em três pontos. A evolução do dano foi controlada pela variação da flexibilidade e variação de temperatura dos compósitos. Os resultados são apresentados, sob a forma de curvas de gama de tensão versus o número de ciclos até à rotura (Ds-Nf) e razão de fadiga versus número de ciclos até à rotura (Ds/sut versus Nf). De um modo geral a adição de nanopartículas à matriz epoxídica resultou em variações pouco significativas da resistência à fadiga. No entanto a razão de fadiga aumentou com a presença de nano-argila e nanotubos de carbono de parede múltipla na matriz epoxídica sugerindo que ambas as nanopartículas podem agir como barreiras à propagação de fendas por fadiga. Como complemento foi efetuado um estudo numérico, com recurso ao programa de elementos finitos MARC-MENTAT 2013. Foram desenvolvidos modelos numéricos usando elementos de interface coesivos para previsão da delaminação em provetes DCB e MMB de compósitos de fibra de vidro/epóxido, solicitados em Modo I e Modo Misto I/II, respetivamente. Para os provetes DCB as previsões numéricas foram comparadas com resultados experimentais tendo-se observado uma boa concordância em termos de curvas carga-deslocamento e comprimento de fenda-deslocamento. Quanto aos provetes MMB, foram identificados dois estágios de propagação da fenda. Numa primeira fase a velocidade de propagação da fenda é elevada, até se atingir o ponto de aplicação da carga de compressão. Para além do ponto referido a velocidade de propagação da fenda diminui significativamente. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,000 | Efeito da radiação micro-ondas na sinterização em fases sólida e líquida de pós de aço inoxidável 3I6L | Aço inóxidavel,Adição de estanho,3I6L | O progresso tecnológico e científico tem obrigado à produção de componentes com geometrias complexas e à sua miniaturização, em metais e ligas metálicas. A competitividade obriga a propriedades de resistência e comportamento e funcionalidade mais exigentes, o que tem impulsionado o desenvolvimento das nanotecnologias na pesquisa de soluções, em muitos casos, com base nas propriedades dos materiais produzidos convencionalmente. A pulverometalurgia é uma tecnologia de fabrico de componentes na forma quase definitiva ou definitiva, possibilitando uma elevada cadência de produção e a obtenção de materiais com composições e geometrias que não são possíveis de obter por processos convencionais. Assiste-se a um crescente desenvolvimento e aperfeiçoamento de soluções, baseadas na aplicação de materiais metálicos nanocristalinos em simultâneo com materiais microcristalinos. Um exemplo é a utilização de pós metálicos de dimensão micro aos quais é modificada a sua superfície pela aplicação de um revestimento de espessura nanométrica. O material utilizado no revestimento é normalmente da mesma natureza, onde se procura aumentar a reactividade dos pós ao nível da sua superfície e aumentar a eficiência da sinterização. Assim, é possível sinterizar a temperatura e duração de patamar inferiores aos adoptados normalmente nos aços 316L, considerando que sinterizar a temperaturas mais elevadas e de maior duração implicam maior crescimento do grão, degradando as propriedades mecânicas. A utilização de fornos de micro-ondas para sinterização de ligas metálicas surgiu como tecnologia alternativa, com algumas vantagens relativamente aos processos convencionais. Os materiais metálicos na forma de pós aquecem volumetricamente por efeito do campo magnético (H), a uma velocidade superior à dos sistemas convencionais. No entanto, os designados “efeitos não térmicos das micro-ondas” que podem estar na origem de fenómenos de aquecimentos localizados (hot-spot) e “descontrolado” (thermal runaway) carecem ainda de interpretação científica. Neste trabalho procurou-se contribuir para o esclarecimento de algumas das questões em torno da sinterização de componentes em aço inoxidável austenítico 316L, recorrendo a fornos micro-ondas. Analisaram-se as características superficiais dos pós e a sua reactividade por efeito do revestimento sobre a redução da porosidade e as microestruturas obtidas após sinterização, recorrendo à microscopia electrónica de varrimento (MEV), difracção por raios-X e microssonda electrónica. Estudaram-se as implicações que a morfologia e dimensão de partícula, o aumento da área superficial específica, o revestimento nanoestruturado, o atrito interpartículas e fenómenos de aglomeração, sobre a densidade em verde e densificação, nomeadamente na densidade final e na porosidade. Definiram-se ciclos de sinterização com temperaturas e durações de patamar inferiores aos utilizados convencionalmente que permitissem uma apreciação mais detalhada da utilização das micro-ondas comparando resultados com os obtidos em forno de vácuo em condições de patamar isotérmico e temperatura idênticos. Em micro-ondas utilizaram-se atmosferas constituídas por misturas de gases N2 + 7%H2, e Ar + 7%H2. Estudou-se o efeito da presença de uma fase líquida na densificação, pela adição de fracções ponderais de Estanho (5%, 10% e 20%), aos pós de aço 316L e ainda a alteração do revestimento nanométrico dos pós, de aço 304L para Níquel. Utilizaram-se pós de morfologia irregular (d50 = 38 m) e esférica (d50 = 8 m) revestidos e não revestidos e misturados na proporção ponderal de 50%-50%. Utilizou-se um terceiro pó usado em MIM, d50 = 3 m, para analisar a influência de partículas mais finas no processamento por micro-ondas. Os valores de densidade em verde variaram (78,8% a 83,3%), aumentando com a adição de Estanho (82,3% a 88,1%). O revestimento com Níquel e o incremento da fracção de Estanho (20% pond.) aumentaram também a densidade em verde (81,4% a 91,1%). Após sinterização valores de porosidade exibiram variações distintas. Em vácuo decresceram nos ciclos a temperaturas mais elevadas e mais longos, em consequência da cinética da difusão. Nos ciclos com adição de 10% de Estanho a 1000 ºC e 1100 ºC e patamar de 60 minutos, a porosidade aumentou. Em micro-ondas a porosidade decresceu com o aumento da temperatura. Contudo para a mesma temperatura a porosidade aumentou nos pós não revestidos e decresceu nos revestidos em particular nos de menor granulometria. O menor valor observou-se nos pós revestidos e adição de 5% de Estanho, para a temperatura de 1000 ºC, o que pode evidenciar o efeito do revestimento na redução da porosidade, aliado ao efeito da formação de uma fase líquida durante a sinterização. No ciclo 1100 ºC e 60 minutos a porosidade aumentou. O efeito do revestimento com Níquel na redução da porosidade não foi tão relevante por comparação com o observado nos pós revestidos em aço 304L. Os melhores valores obtiveram-se nos pós de menor granulometria, nos ciclos sem adição de Estanho. A presença de Estanho contribuiu para o aumento da porosidade. A alteração da atmosfera redutora de N2 + 7%H2 para Ar + 7%H2 poderá ter contribuído para a estabilização da porosidade, por efeito da presença de Argon. A análise das microestruturas em MEV e por difracção de raios-X evidenciou a existência de precipitados de Crómio, devidos a reacção com a atmosfera redutora, principalmente nas fronteiras de grão, constituídos por carbonetos de Crómio e nitretos de Crómio. Na sinterização de aços inoxidáveis 316L, observa-se que o efeito conjugado das micro-ondas com o revestimento nanocristalino das partículas é benéfica principalmente nos pós de menor granulometria, bem como a nível da redução das temperaturas e das durações dos patamares de sinterização face ao normalmente adoptados em sinterização convencional. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,002 | Índice multicritério da perceção de qualidade do ambiente interior | Ergonomia,Conforto térmico,Acústica,Luminosidade,Qualidade do ar,Estímulos conjugados | Neste trabalho são analisadas as contribuições do ambiente térmico, do ambiente acústico, do ambiente visual e da qualidade do ar para a perceção global da qualidade ambiental de um espaço interior. Os resultados obtidos repercutem a perceção humana após um tempo de exposição prolongada ao mesmo ambiente. Todos os ensaios efetuados, ao longo de cerca de dois anos, decorreram em contexto de sala de aula, no Campus de uma instituição de ensino superior e em edifícios naturalmente ventilados. Verificou-se que, nas condições referidas, é possível prever a perceção global de qualidade do ambiente interior com base em apenas três das quatro variáveis mencionadas: Conforto Térmico, Conforto Visual e Conforto Acústico. Para cada uma destas variáveis é possível determinar os respetivos voto médio previsível e percentagem previsível de insatisfeitos em função de um conjunto de variáveis físicas objetivamente mensuráveis. No caso do ambiente térmico verificou-se que o voto médio previsível, calculado de acordo com as correspondentes normas internacionais, apresenta boa concordância com o conjunto de resultados obtidos. No caso da percentagem previsível de insatisfeitos com o ambiente térmico, é proposta uma nova metodologia para a obtenção deste índice que apresenta vantagens ao nível da interpretação física dos resultados obtidos. Ainda no âmbito do conforto térmico, foi efetuada uma análise detalhada da aplicação do standard de conforto térmico adaptativo. Verificou-se que num contexto em que o nível de atividade metabólica é constante para toda a população, são as mesmas variáveis que influenciam o nível de isolamento térmico do vestuário que também influenciam a temperatura interior de conforto e exatamente nas mesmas ponderações. Com base nas conclusões obtidas, é proposta uma nova metodologia para o cálculo da temperatura interior de conforto adaptativo. É ainda proposto um novo índice de temperaturas: A Razão de Equivalência Térmica, concebido para a regulação de temperatura em edifícios naturalmente ventilados e edifícios híbridos. Nos casos dos conforto acústico e conforto visual, foram desenvolvidos dois índices do Voto Médio Previsível e Percentagem Previsível de Insatisfeitos, respetivamente para cada um destes. Em ambos os casos, o Voto Médio Previsível é obtido com base em grandezas físicas medidas localmente. No caso da perceção de qualidade do ar interior e nestas condições de exposição longa duração, não foi possível identificar um conjunto de grandezas físicas que permitam estimar o Voto Médio Previsível respetivo. É possível no entanto estimar a Percentagem Previsível de insatisfeitos com a qualidade do ar apenas com base no voto médio observado para esta perceção. A formulação matemática correspondente é apresentada, conjuntamente com as demais. Ainda no âmbito da perceção de qualidade do ar, foram identificados alguns efeitos que se supõem estar associados à matriz de distribuição espacial humana e que provocam alterações nas ponderações com que as perceções de ar viciado e de odores influenciam o voto médio de qualidade do ar. Em ensaios realizados em condições de exames finais, verificou-se que os "estados de alma" (traduzidos pela autoavaliação da performance face às expectativas iniciais) não influenciam as avaliações individuais de perceção da qualidade de cada um dos ambiente considerados nem tão pouco a avaliação global efetuada ao ambiente interior no seu todo. Verificou-se que todas as quatro perceções do ambiente interior, bem como a perceção global do mesmo, possuem uma matriz comum da curva de percentagem previsível de insatisfeitos em função do voto médio respetivo, quando este é expresso em escala unipolar. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,015 | Caraterização da decomposição térmica e do efeito gerado pela reação de um explosivo plástico de base RDX em cenário de cookoff | decomposição térmica,análise térmica,parâmetros cinéticos,equações de estado,simulação,cookoff,thermal decomposition,thermal analysis,kinetic parameters,equations of state,simulation,cookoff | Neste trabalho é feita a simulação numérica do processo de decomposição térmica de um explosivo plástico de base RDX confinado num veículo de teste de escala laboratorial submetido a um cenário de incêndio, designado na literatura por cookoff, e do processo de deformação e rotura das paredes do veículo de teste devido à violência da reação do explosivo após ignição. O trabalho compreendeu quatro fases. Na primeira fase procedeu-se à determinação dos parâmetros termoquímicos e cinéticos dos reagentes e do explosivo plástico de base RDX, considerando diferentes composições até à adição de todos os reagentes, a partir do tratamento das curvas de DSC e TG para diferentes métodos de análise térmica. A segunda fase envolveu a determinação dos parâmetros da equação de estado JWL para descrever o comportamento hidrodinâmico dos produtos da reação do explosivo plástico em regime de detonação. A terceira e quarta fase compreenderam a simulação do processo de decomposição térmica do exp.losivo até à ignição e pós-ignição respetivamente, em cenários de slow e fast cookoff (SCO e FCO), tendo por base o programa de elementos finitos ABAQUS 2D. Os resultados mostraram que entre os parâmetros termoquímicos e cinéticos, a energia de ativação é o parâmetro que mais afeta os resultados do tempo, temperatura e decomposição mássica no momento de ignição. Variações até ±10 % nos valores do calor de reação, calor específico e condutividade térmica exercem pouca influência na alteração dos resultados. Na simulação numérica do cookoff do PBX RH8515, o modelo cinético de SB (m, n) por comparação com o modelo cinético JMA (m), conduziu a valores de tempo e de temperatura no instante de ignição mais próximos dos resultados experimentais tanto para SCO como para FCO. Em cenário de SCO a diferença relativamente ao valor da temperatura de ignição experimental foi inferior a 2,4 % enquanto para FCO foi inferior a 0,5 %. Para o tempo no instante da ignição as diferenças foram superiores, sendo de 15 % para SCO e de 6,3 % para FCO. O efeito dinâmico da reação de detonação do explosivo após ignição mostrou ser suficiente para deformar e romper a parede cilíndrica na zona central do veículo de teste. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,023 | Caracterização de uma máquina térmica de Rankine para microcogeração | Ciclo orgânico de Rankine,Cogeração,Máquinas térmicas | O presente trabalho estuda as principais características de funcionamento de uma máquina térmica de Rankine para microcogeração. A caracterização da máquina tem como objectivo principal determinar os valores das eficiências e potências do Ciclo Orgânico de Rankine. Além disso, também se determinam os valores das eficiências e potências de cogeração. O fluido utilizado nos ensaios foi o fluido orgânico R245fa. A caracterização da máquina térmica de Rankine foi realizada em três fases. Na primeira fase foi variada a gama de grau de sobreaquecimento do fluido na fase gasosa do ciclo, mantendo sempre os outros parâmetros constantes, à excepção da rotação da bomba. Nesta primeira fase também se varia a potência do queimador. Numa segunda fase varia-se o caudal de água da rede que passa no condensador, ou seja, para onde se transfere a potência térmica do ciclo. Numa terceira e última fase, fez-se a variação da rotação da turbina. Cada variação ocorreu à volta de um ponto central definido. Fez-se ainda uma análise mais detalhada à tecnologia do Ciclo de Rankine e Ciclo Orgânico de Rankine através de pesquisas bibliográficas, análise de artigos e simulação de um ciclo com o programa EES. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,025 | Estudo comparativo de alternativas baseadas em energia renovável para procução de AQS no sector residencial | Água quente sanitária,Eficiência energética,Energias renováveis | A presente dissertação compreende o estudo e análise energética de alternativas de produção de energia renovável num edifício de habitação antigo, situado no centro histórico da cidade de Coimbra, na zona protegida pela UNESCO. O estudo tem como finalidade encontrar opções vantajosas, económica e energeticamente, que permitam contribuir para o cumprimento das metas impostas pela União Europeia. Este estudo dá continuidade a projetos anteriores da autoria do Nelson da Silva Brito (Arq.) e do Gonçalo Brites (Eng.) [1], e da Sara Henriques (Eng.) [2], explorando alternativas de energia renovável para a produção de águas quentes sanitárias O estudo energético dos diferentes sistemas de preparação de AQS foi realizado através da modelação destes sistemas no software EnergyPlus 8.5. A simulação inicial compara três tipos de sistemas de preparação de AQS viáveis para serem instalados no edifício habitacional, considerando uma ocupação de 2 pessoas: um cilindro elétrico (considerado como a solução de base e que serve para comparação dos sistemas com energias renováveis), um sistema solar térmico e uma bomba de calor com painéis fotovoltaicos. A análise dos resultados da simulação possibilita a quantificação detalhada dos gastos energéticos e monetários no aquecimento da água ao longo do ano. Foram igualmente realizados estudos para avaliação do impacto de maiores consumos de AQS na eficiência do sistema solar térmico e o solar fotovoltaico com bomba de calor, e testadas medidas como a instalação de temporizadores e de baterias, bem como a alteração da inclinação dos painéis. Esta dissertação demonstra que as alternativas baseadas em energias renováveis na preparação de AQS representam um contributo para alcançar edifícios de balanço energético quase nulo, com um desempenho energético sustentável. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,026 | Caracterização numérica de um fixador externo para fraturas da tíbia | Fixador externo,Simple Fix,fraturas da tíbia,rigidez,AO Tubular,pré-carga,External fixator,Simple Fix,tibia fracture,stiffness,AO Tubular,pre-load | O objetivo do presente trabalho passou pela caracterização numérica de um fixador externo para fraturas da tíbia. Para isso, efetuou-se um estudo numérico do modelo Simple Fix, que se pretendia caracterizar, e o seu desempenho foi comparado com um modelo numérico de um fixador de referência, o modelo AO Tubular. Foi feito, também, um estudo de influência da pré-carga dos parafusos do modelo Simple Fix. O estudo do fixador foi feito com uma configuração unilateral, aplicado a uma fratura da tíbia. Assim, foram criadas as montagens dos modelos 3D dos dois fixadores na tíbia, com configurações idênticas. Os modelos foram importados para o software ADINA, onde se realizou o estudo numérico. Posteriormente, foi criado um modelo numérico reduzido do fixador Simple Fix, onde foi avaliado o efeito da pré-carga dos dois parafusos que constituem os conjuntos bloco/porta-pinos. Concluiu-se que o fixador externo Simple Fix demonstra ser mais rígido que o fixador AO Tubular para todas as condições de carregamento estudadas, portanto, axialmente, transversalmente, à torsão e a combinação das três solicitações ao mesmo tempo. Verificou-se que a influência da pré-carga no desempenho do fixador depende do diâmetro do pino intramedular utilizado. No entanto, aconselha-se uma revisão da geometria dos porta-pinos. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,027 | Desenvolvimento de ações orientadas para a melhoria no chão de fábrica | Controlo de stock,Layout,Metedologia 5s | Num mercado cada vez mais exigente, qualquer implementação de melhoria poderá permitir obter uma vantagem competitiva. Em 2015, segundo a comunidade Europeia, a utilização média do saco de plástico em Portugal é de 466 sacos por habitante, uma das mais elevadas da Europa. O projeto desenvolvido em ambiente industrial teve como objetivo implementar ações orientadas para a melhoria no chão de fábrica em diversas vertentes, de forma a reduzir os custos, a aumentar a qualidade dos produtos e otimizar os recursos e operações. Recorreu-se ao uso da metodologia do 5S, ao controlo de stocks, à reestruturação do layout, ao estudo dos tempos de troca de ferramenta nas impressoras, à manutenção preventiva e ao cálculo do indicador OEE. No final do projeto, após analisados os problemas existentes, foi visível a eficácia das soluções implementadas e apresentadas melhorias que podem ser desenvolvidas pela empresa no chão de fábrica. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,028 | Contribuição para a caracterização da biomassa florestal arbustiva | Biomassa florestal,Aproveitamento energético | Biomassa florestal é um recurso renovável passível de aproveitamento e com crescente valorização económica. O presente estudo pretende caracterizar combustíveis florestais e biomassa provenientes de espécies arbustivas e verificar a viabilidade de integração destes em sistemas de aproveitamento energético. Como tal são desenvolvidos modelos alométricos para avaliação da carga de combustível florestal por forma a quantificar disponibilidade de biomassa em termos de produção florestal e avaliar percentagens de coberto vegetal relativamente a espécies arbustivas tais como: Erica sp., Chamaespartium Tridentatum e Cytisus sp. Estes modelos são suportados por dados recolhidos em ensaios de campo e pela literatura, sendo que se recorre nos ensaios à avaliação da percentagem coberto vegetal pelo Método Linha Interceção (MLI) e à determinação da densidade aparente (kg/m3). Estes parâmetros são obtidos por meio de ensaios laboratoriais e comparados com dados da literatura por forma a validar os resultados. No decorrer do presente trabalho é feita também uma análise sobre as fases de crescimento de arbustos tendo em vista uma otimização em ciclos de colheita focando os padrões de carga típicos destas espécies. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,030 | Avaliação dos consumos energéticos em instalações agropecuárias | Consumo energético,Instalação agro-pecuária | A presente Dissertação de Mestrado tem como objetivo analisar os consumos energéticos numa instalação agropecuária, mais concretamente um aviário. O presente estudo segue a sequência do que já foi estudado por diversos autores, salientando que ao longo dos anos, este tipo de instalações tem sofrido enormes alterações, tanto a nível das tecnologias usadas nas instalações como a nível do conhecimento da genética das aves. Estes dois fatores fazem com que a análise energética deste tipo de instalações apresente resultados díspares de estudos realizados há alguns anos. Neste estudo pretende-se também avaliar a influência da temperatura exterior nos consumos energéticos da instalação. Normalmente, a análise aos consumos energéticos é feita com base nos custos reais faturados, tanto de energia elétrica como de térmica. Neste caso, optou-se por uma monitorização dos consumos de energia elétrica e tempo de funcionamento da caldeira, ao minuto, levada a cabo por equipamentos de medida instalados no aviário. Portanto, elaborou-se uma metodologia de cálculo para a obtenção da energia térmica consumida pela instalação com base no intervalo de tempo que a caldeira se encontrou parada. Para uma análise da energia térmica mais precisa, determinou-se experimentalmente o poder calorífico dos combustíveis tipicamente utilizados na instalação alvo de estudo. No que toca ao consumo de energia elétrica na instalação, o estudo foi realizado segundo medições efetuadas pelo medidor de energia instalado no quadro elétrico geral da instalação e segundo uma análise das faturas de eletricidade. Foram realizadas duas medições para a análise da energia térmica, uma em maio/junho e outra em junho/julho. Na medição de maio/junho a caldeira funcionou durante 106 horas, registando-se uma temperatura média exterior de 15°C, enquanto na medição junho/julho a temperatura média registada foi na ordem dos 23°C, e a caldeira funcionou, aproximadamente, 30 horas. No período de análise, os resultados obtidos a partir das medições realizadas, permitiram constatar que o consumo de energia elétrica, num ciclo de criação com 30000 aves, foi, aproximadamente, de 5000 kWh e o consumo de energia térmica foi cerca de 10000 kWh. Em relação ao consumo específico observou-se que no caso da energia elétrica, consumiu-se 3.383×10-5 tep/ave, enquanto de biomassa, foi consumido 3.6×10-5 tep/ave. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,031 | Análise da recolha seletiva de resíduos urbanos em Portugal e comparação com outros países | Gestão de resíduos sólidos urbanos,Recolha selectiva de resíduos | Nos últimos 20 anos a gestão de resíduos urbanos tem constituido um dos maiores desafios ambientais e económicos para os municípios e sistemas de gestão em Portugal. Este estudo analisa uma parte desse desafio, a recolha seletiva e estabelece uma comparação com alguns países europeus, nomeadamente França, Dinamarca e Suécia. É analisada a evolução dos planos estratégicos em Portugal e resultados da capitação, recolha seletiva, recolha indiferenciada e destino final dos resíduos urbanos no período compreendido entre 1995 e 2014. Neste contexto são comparados também os diferentes sistemas de gestão, em termos dos resultados da capitação e destino final dos resíduos, constatando-se diferenças significativas ao nível do último. Tendo por base as experiências com a recolha seletiva em três municípios (Maia, Guimarães e Óbidos) e as metas estabelecidas por três sistemas de gestão de resíduos (Lipor, ERSUC e ALGAR) até 2020, são discutidos os modelos de recolha Porta-a-Porta (PaP) e o sistema Pay As You Throw (PAYT). Para o mesmo período atrás referido, analisa-se em termos comparativos a evolução dos modelos de recolha seletiva implementados. Os resultados mostram que a evolução da capitação dos resíduos seletivos em Portugal esteve praticamente estagnada entre 2009 e 2011, devido à crise económica, crescendo de forma significativa em 2014, muito pela contribuição das unidades de tratamento mecânico e biológico, mas mantém-se muito abaixo dos países usados para efeito de comparação e também está abaixo da média da EU-28. O modelo de recolha PaP e o sistema PAYT são adotadas pela maioria dos municípios na Suécia e Dinamarca e na França está em face de crescimento, prevendo-se que em 2020 esteja a funcionar em todas as regiões. No sentido de Portugal se aproximar destes países, apresentada uma análise SWOT à implementação da recolha PaP de Resíduos Urbanos Biodegradáveis (RUB) e de um sistema de devolução remunerada para resíduos de embalagens e de vidro. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,032 | Conceção mecânica de um criorrefrigerador isento de vibrações | Refrigeração,Compressores,Adsorção,Criogénio | O presente trabalho demonstra a conceção mecânica de um criorrefrigerador isento de vibração para temperaturas 40-80K, do tipo Joule-Thomson com compressor de adsorção. É feita uma introdução que descreve o ciclo, o seu funcionamento, e os seus componentes, tal como os aspetos mais importantes para garantir o seu bom funcionamento. O processo de desenho refere as várias alternativas possíveis, os critérios de seleção, o processo criativo, e por fim o desenho final. Relatam-se os processos de fabrico a tomar, aspetos de montagem e as suas implicações a nível de desenho, tendo como exemplo uma peça de teste. Como conclusão são descritos os resultados obtidos e as maiores dificuldades observadas durante o desenvolvimento. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,034 | Estudo preliminar da deposição de carbono por DOMS | Revestimentos,DLC,Pulverização catódica,Magnetrons | O desenvolvimento deste trabalho surgiu como preparação para o projeto que será desenvolvido no centro de engenharia mecânica da universidade de Coimbra (CEMUC) e que consiste na produção de revestimentos em DLC (Diamond like Carbon), para segmentos de pistões de motores de combustão interna de alta compressão, através de HiPIMS (High power impulse magnetron sputtering) em modo DOMS (Deep oscilation magnetron sputtering). Com este trabalho pretende-se estudar a influência de certos parâmetros de deposição nas amostras depositadas de forma a delinear um plano a seguir no desenrolar do projeto. A variação de espessura nos revestimentos mostrou que este parâmetro tem uma grande influência na microestrutura dos mesmos. O aumento da espessura provoca uma diminuição da densidade e um consequente aumento da rugosidade dos revestimentos, sendo a rugosidade mínima obtida neste trabalho de 1,07nm para uma espessura de cerca de 340nm. Relativo à dureza dos revestimentos conclui-se que existe um valor ótimo de espessura para o qual a dureza atinge um valor máximo, que neste trabalho foi de 23GPa para uma espessura de cerca de 650nm. A utilização de uma polarização do substrato de – 50 V resultou numa melhoria apreciável das propriedades mecânicas dos filmes e uma diminuição significativa da sua rugosidade superficial. No entanto, a utilização de uma maior polarização do substrato resultou em todos os casos no descolamento dos filmes devido a uma adesão insuficiente. As propriedades mecânicas dos filmes depositados com polarização do substrato sugerem que a descarga DOMS gera um maior número de iões de carbono do que seria de esperar para uma descarga HiPIMS. Este resultado pode estar relacionado com a maior tensão de deposição em DOMS ou com a geração de iões de C durante os micro-arcos que se desenvolvem na superfície do alvo durante as deposições. As alterações causadas pela variação do valor de carga da fonte de HiPIMS-DOMS foram pouco pronunciadas apesar de ser possível observar o seu efeito. Um maior valor da tensão de carga (DC) leva a uma estrutura mais densa, com rugosidades inferiores, sendo que as alterações ao nível da dureza mostraram um aumento da mesma com o aumento do DC. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,036 | Estudo da influência do efeito de meios corrosivos na resistência ao impacto de laminados vidro/epóxido | Compósitos laminados,Corrosão,Testes | Os materiais compósitos podem estar expostos a vários tipos de ambientes corrosivos durante a sua vida útil, o que pode causar degradação nas suas propriedades. O efeito de soluções ácidas e alcalinas nas propriedades mecânicas de compósitos pode já ser encontrado na literatura publicada, no entanto, estas publicações não são suficientes para estabelecer um conhecimento profundo sobre esta matéria. A presente dissertação tem como objetivo estudar o efeito de soluções corrosivas na integridade estrutural de compósitos laminados vidro/epóxido durante vários períodos de imersão, em soluções com diferentes concentrações e em soluções a diferentes temperaturas. Neste estudo, os provetes de laminado vidro/epóxido foram imersos em soluções de ácido clorídrico (HCl) e de hidróxido de sódio (NaOH). Após os seus períodos de imersão, estes provetes foram sujeitos a medições de massa, dureza e rugosidade, e foram, ainda, realizados ensaios de impacto transversal e longitudinal e ensaios de flexão em três pontos. Os resultados obtidos permitem constatar que, independentemente da solução, a resistência ao impacto e à flexão dos provetes diminui com o tempo de imersão. Porém, a solução alcalina provoca maior redução nas propriedades mecânicas dos laminados do que a solução ácida. No caso do aumento de concentração de soluções concluiu-se que a solução de hidróxido de sódio promove uma diminuição na resistência ao impacto dos provetes, no entanto, o aumento de concentração de ácido clorídrico provoca um pequeno aumento das propriedades dos laminados, quer na resistência ao impacto transversal quer ao longitudinal. Este estudo permitiu verificar ainda que, para ambas as soluções, a resistência ao impacto de provetes imersos em temperaturas superiores à temperatura ambiente diminui bruscamente. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,037 | Micro-propulsão termicamente induzida | Propulsão,Oxidação,Gotas de água,Gelo seco | Em 1756, Leidenfrost descobriu que líquidos depositados sobre superfícies muito quentes levitam sobre uma camada do seu próprio vapor, apresentando uma elevada mobilidade. De tal forma que, quando uma gota é colocada sobre um substrato suficientemente quente, caraterizado por uma textura assimétrica, é propulsionada numa direção bem definida (Linke et al. , 2006). O mesmo acontece com sólidos em sublimação, como é o caso do gelo seco. Neste trabalho foi efetuado um estudo experimental da propulsão de Leidenfrost sobre superfícies com perfis dentados assimétricos de dimensões milimétricas, procurando esclarecer a influência da temperatura e da geometria superficiais na velocidade atingida pelo corpo. Os ensaios realizados sobre superfícies em cobre, para o movimento de gotas de água, revelaram o papel determinante da oxidação, que proporcionou, possivelmente em resultado de ligeiras alterações geométricas da textura superficial, velocidades de locomoção mais elevadas. Por sua vez, as experiências realizadas sobre perfis dentados de várias dimensões, tanto com gotas de água como com pequenos discos de gelo seco, indicaram a importância da relação entre a força de propulsão e a força de fricção propiciadas pelo dentado. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,038 | Avaliação e estudo de medidas de melhoramento do sistema de climatização da Biblioteca das Ciências da Saúde da Universidade de Coimbra | 7 Sistemas de aquecimento,Sistemas de ventilação,Ar condicionado,Condições higrotérmicas,Qualidade do ar interior | Este trabalho tem como objectivo estudar o sistema de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) da Biblioteca das Ciências da Saúde da Universidade de Coimbra (BCSUC), identificar e caracterizar os seus problemas para que seja possível encontrar soluções para os mesmos. Os desumidificadores, encarregues de manter os depósitos de arquivos em condições higrotérmicas óptimas e estáveis, são também objecto de estudo para garantir que os documentos estão em condições favoráveis à sua preservação. Pretende-se ainda partilhar a informação acerca dos males do sistema e dificuldades encontradas para auxiliar trabalhos futuros. Inicialmente é estudado o sistema através da memória descritiva e plantas do projecto, juntamente com visitas frequentes ao edifício, o que permitiu identificar bastantes desequilíbrios no sistema de AVAC. Através de medições de vários parâmetros de conforto, foram caracterizados com maior detalhe os problemas em que este trabalho se foca, de forma a perceber as suas consequências, para assim facilitar a sua abordagem e resolução. Após devidamente caracterizados os problemas, é realizado um plano que engloba um conjunto de medidas a adoptar com intuito de solucionar alguns dos problemas encontrados, não tendo sido possível o estudo de todos os problemas devido ao curto tempo disponível. No geral, a atual situação da BCSUC apresenta alguns problemas graves, havendo desequilíbrios em praticamente todos os espaços, alguns deles graves, por exemplo, a situação da sala de trabalhos de grupo e uma das unidades de tratamento de ar. Serão necessários outros estudos semelhantes para a análise dos restantes problemas e a implementação de medidas de correção, de forma a garantir as melhores condições para os utilizadores. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,046 | Avaliação das vibrações induzidas no sistema mão-braço na prática de instrumento de percussão | Biomecânica Ocupacional,Percussão,Sistema mão-braço,Vibrações induzidas,Biomechanics,Percussion,System Hand-Arm,Induced | Este trabalho apresenta uma recolha e análise das vibrações induzidas no sistema mão-braço em praticantes de um instrumento de percussão. No caso em estudo o instrumento é uma bateria tradicional, constituída por um bombo, um timbalão de chão, dois tom-tom, uma caixa, dois pratos e um prato de choque. As baquetas são fabricadas em madeira. O estudo compreende a utilização da norma internacional ISO 5349, que se refere especificamente à avaliação das vibrações induzidas no sistema mão-braço. Os valores obtidos são comparados com os valores apresentados na diretiva nº2002/44/CE que se encontra atualmente (2016) em vigor. O método de aquisição de dados consistiu na instrumentação, com recurso a um acelerómetro, das baquetas e de uma luva que os diferentes bateristas usaram durante a recolha de dados. O estudo envolve voluntários que se podem dividir em dois grupos de bateristas: os profissionais, que possuem formação musical, e os amadores, que embora não possuindo formação musical praticam bateria regularmente. Tendo por base a metodologia usada, os resultados obtidos sugerem que os valores diários recomendados são ultrapassados pela maior parte dos bateristas sem formação musical. No que diz respeito aos bateristas profissionais estes entram numa zona de ação de prevenção. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,047 | Desenvolvimento de um sistema automático de limpeza :uma aplicação à indústria cerâmica | Coeficiente de arrasto,Escoamento,Indústria cerâmica | Este projeto foi realizado com a intenção de criar uma solução prática para um problema real inserido no meio industrial com base e com recurso a conhecimentos académicos. O principal objetivo desta tese é a conceção e projeto de um sistema de limpeza por sopro para remoção de partículas de sujidade. Foi necessária a recolha e análise de um conjunto de partículas de modo a se conseguir determinar o coeficiente de arrasto e assim a velocidade de escoamento necessário para garantir o arrasto das mesmas, sendo nesta parte que os conhecimentos académicos foram predominantes, nomeadamente na realização de vários ensaios de caracterização geométrica das partículas e nos ensaios realizados para obtenção do coeficiente de arrasto. Depois de saber qual a velocidade que seria necessária realizou-se um estudo de mercado visando a pesquisa dos equipamentos mais adequados, tendo sido selecionadas as denominadas facas de ar projetar e efetuou-se o dimensionamento da estrutura completa, sendo que esta fase incluiu uma vertente mais prática, nomeadamente em relação à realização de pedidos de orçamento. A modelação do sistema foi realizada com recurso ao software Inventor e a análise de esforços através do ADINA. O objetivo principal foi cumprido tendo sido realizada a seleção de equipamentos por catálogo dos fabricantes e o dimensionamento completo do sistema. A empresa começou já a implementação de uma medida de melhoria proposta (colocação da chapa por fora da estrutura dos balancetes) para posterior montagem e funcionamento do sistema de limpeza. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,049 | Caracterização do dano por fretting em ligações de implante dentário - pilar | Implantes dentários,Atrito,Tribologia | Introdução: O fretting é um fenómeno de desgaste que atinge qualquer componente mecânico, quando as suas superfícies são sujeitas a deslocamentos relativos de pequena amplitude. Este trabalho visa a investigação deste comportamento mecânico no caso concreto dos implantes dentários, por meio de ensaios experimentais. A ciência dos implantes massificou-se com uma taxa de sucesso elevada, mas ainda com um grande desconhecimento no que toca aos fenómenos de tribologia a eles associados. O objectivo deste estudo é de aprofundar o conhecimento das condições de trabalho dos implantes, com uma escolha mais informada dos pares de materiais, contribuindo deste modo para uma vertente mais humana da Engenharia. Métodos: como primeiro passo, procedeu-se à caracterização dos materiais por Microdureza assim como por Rugosimetria de palpação. Posteriormente foram conduzidos ensaios num tribómetro com os 2 pares de materiais mais comuns nestas aplicações: Titânio Grade 5 - Titânio CP 4; Titânio CP 4 - Dióxido de zircónio estabilizado com ítria. Para representar o acto mastigatório, foi adoptada esquema geometria de contacto plano – esfera. As marcas foram posteriormente analisadas por: Microscopia óptica, Perfilometria por laser e Microscopia electrónica de varrimento (SEM). Com base nessas medições, obteve-se o valor dos diâmetros das marcas, assim como os perfis transversais de desgaste, que permitiram estabelecer um critério decisivo para a escolha do melhor par de materiais. Resultados: muito embora a ordem de grandeza das propriedades a medir seja diminuta, é possível obter resultados consistentes. Com a comparação dos valores obtidos foi possível avaliar com mais precisão o comportamento dos materiais aplicados nos implantes, tanto a seco como com saliva. Conclusões: neste trabalho é realizada uma análise exaustiva do comportamento dos dois pares de materiais referidos, contribuindo para um melhor entendimento do fretting em implantes dentários.Introduction: Fretting is a wear phenomenon that occurs in all mechanical components, when their surfaces are subjected to small scale displacements. This work aims to investigate fretting of the dental implants, through experimental testing. The implant science has reached a widespread application with a high rate of success, but still without a deep comprehension of the associated tribology phenomenon. The main goal of the present essay is to develop the knowledge of the implant’s service conditions, with an enlightened choice of the intervening materials, in order to contribute to a more human side of Engineering. Methods: to begin, the materials under study were characterized by Micro hardness as well as direct contact roughness. Afterwards the tests were conducted in a tribometer with the two most common implant materials: Titanium Grade 5 – Titanium CP 4; Titanium CP 4 – Yttrium balanced Zirconium. To represent the chewing process, we chose the flat-on-ball contact geometry. The wear scars were later analyzed by Optical Microscopy, Laser profilometry and Scanning Electron Microscopy. These measurements allow to obtain the scars diameters also as the transversal wear profiles which will be the main criteria for selecting the best material. Results: although the properties magnitude to measure is minimum, it is possible to get consistent results. With the obtained values comparison is possible to evaluate with more precision the implant material behavior, in dry conditions as well under artificial saliva. Conclusions: In this work a thorough analysis of the material behavior was preformed, leading to a better understanding of fretting on dental implants. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,050 | Gestão e aprovisionamento de stocks, aplicação de métodos classificativos | Gestão de stocks.,Empresas,Aprovisionamento.,Produtividade | Este projeto foi realizado na Tridec – Sistemas Direccionais para Semi-Reboques, Lda, integrando-se no Departamento de Compras e Logística onde se desenvolveu um modelo de otimização dos processos de Aprovisionamento e Gestão de Stocks, no âmbito do estágio curricular pela Universidade de Coimbra. O principal objetivo passou pelo desenvolvimento e implementação de metodologias que possibilite que o departamento de forma apoiada, tenha uma perceção sobre a possível necessidade de aquisição de matérias primas para o futuro, através de modelos mais otimizados de Forecasting e Gestão de Stocks. Começou-se por realizar um levantamento da situação atual, identificando os problemas e ineficiências nos processos atuais. Depois, através do recurso às Análises ABC e XYZ, bem como ao modelo de Categorização de Syntetos, procurou-se identificar os artigos com maior relevo, assim como o comportamento dos consumos. Para complementar este projeto, foi também alvo de estudo os modelos de previsão de consumo e aprovisionamento que possibilitam uma melhor eficiência na Gestão de Stocks. Em suma, é proposto otimizar os processos de Gestão de Stocks atualmente existentes e do mesmo jeito alcançar, um aprovisionamento equilibrado capaz de corresponder aos pedidos da produção e consequentemente reduzir paragens de produção por rutura de stock, sem se desacautelar os inerentes custos associados a todo o processo. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,051 | Previsão do fenómeno de retorno elástico em processos de estampagem multi-etapa | Retorno elástico,Simulação numérica,Chapas metálicas,Estampagem | O processo de estampagem de chapas metálicas é utilizado no fabrico de produtos de várias áreas, nomeadamente na indústria automóvel. Antes da produção em série de um componente estampado existe a fase de projeto, construção e ensaios da ferramenta. Para prever a ocorrência de potenciais problemas na fase de ensaios e assim ser possível atuar antecipadamente, são utilizados programas que permitem realizar a análise virtual do processo de estampagem. Uma fase de projeto eficaz reduz os tempos de construção e de ensaio da ferramenta e, consequentemente, os seus custos. O principal objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de diferentes tipos de programas de simulação numérica, na análise do processo de estampagem virtual, com maior ênfase na previsão do retorno elástico da chapa. Neste trabalho foram utilizados os programas comerciais AutoForm® R3 e o PAMSTAMP® 2G 2015. Foram implementados os processos de estampagem multi-etapa de dois componentes automóveis, em cada um dos programas, e procedeu-se à comparação dos resultados numéricos com os experimentais. Apesar do principal foco incidir no retorno elástico, são também apresentados os resultados relacionados com a previsão do escoamento do material, na operação de embutissagem, e de análise de formabilidade. Na análise do escoamento do material observam-se diferenças relevantes entre os dois resultados numéricos e o experimental, que podem estar associados aos modelos utilizados nos travamentos lineares. Na análise de formabilidade existe correlação entre as zonas críticas detetadas na peça experimental e as previstas numericamente. No caso do componente em que a ferramenta apresenta uma superfície em quina viva, verificou-se que o AutoForm® apresenta uma melhor aptidão na previsão de rotura quando se aumenta o nível de refinamento automático. Quanto ao retorno elástico observou-se que os dois resultados numéricos, quando comparados com o experimental, apresentam desvios inferiores a 2 mm. No entanto, este valor não é satisfatório do ponto de vista da indústria automóvel, uma vez que reduz a eficiência da fase de compensação virtual da ferramenta. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,052 | Estudo e controlo da microestrutura de filmes dinos de Tântalo depositados por DOMS | Tântalo,Filmes finos,Pulverização catódica,Magnetrons | O presente trabalho insere-se no estudo das potencialidades de uma fonte HiPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering) adquirida pelo Centro de Engenharia Mecânica da Universidade de Coimbra (CEMUC) que tem a particularidade de operar em modo DOMS (Deep Oscillations Magnetron Sputtering), uma variante de HiPIMS onde os impulsos de potência são constituídos por um conjunto de oscilações. Este trabalho objetiva no estudo e controlo da morfologia de filmes finos de Tântalo (Ta) previamente depositados por HiPIMS DOMS. Atendendo a esta finalidade, foi estudada a influência da natureza do bombardeamento proveniente da alteração da potência de pico (Pp) e da polarização do substrato (bias). A taxa de deposição dos filmes de Ta depositados por DOMS diminui tanto por alteração da natureza como da intensidade do fluxo de material. Neste trabalho, as descargas geradas com a fonte DOMS apresentam uma alta eficiência de ionizações de espécies metálicas (Ta+ e Ta2+), um fenómeno característico deste tipo de fonte. Independentemente da sua natureza, o alto bombardeamento iónico favorece a deposição de α-Ta com uma orientação preferencial [110]. A aplicação de uma Pp de 130 kW sem polarização do substrato resultou na co-deposição das fases α e β do Ta enquanto a aplicação de uma polarização no substrato, independentemente do seu valor, resultou na deposição de α-Ta. De forma geral, o aumento do bombardeamento gerado através quer do aumento da Pp e quer da polarização no substrato densifica as estruturas colunares, conduz ao aparecimento de diferentes estruturas superficiais e diminui a rugosidade superficial. O filme obtido com uma polarização do substrato de -120 V apresenta o maior valor do módulo de Young (235 GPa) assim como a maior dureza (21 GPa). | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,053 | Efeito do tratamento térmico na estrutura e propriedades mecânicas de soldaduras MIG na liga AA 6082-T6 | Metais,Soldadura,Tratamentos térmicos | O objetivo deste trabalho é o estudo da influência de tratamentos térmicos nas propriedades mecânicas de soldaduras MIG na liga 6082-T6. O tratamento térmico realizado foi constituído por solubilização, têmpera, seguido por um tempo de espera entre têmpera e revenido e uma etapa final de revenido. Os valores nominais de temperatura foram de 535 ºC durante 35 min para a etapa de solubilização e de 180 ºC durante 8 h para a etapa de revenido. Para cumprir o objetivo proposto foram realizadas as soldaduras MIG na liga AA6082-T6, tratamentos térmicos, análises morfológicas, análise de microdureza, ensaios de tração e análise das superfícies de fratura, com recurso a SEM (Scanning Electron Microscope). O tempo de espera, do tratamento térmico, foi a prinicipal variável estudada neste trabalho, com a execução de tratamentos térmicos com 1 h, 24 h e 48 h de tempo de espera, entre têmpera e revenido. Estudaram-se, ainda, mais dois casos de tratamento térmico em soldaduras MIG na liga AA6082-T6: Um tratamento térmico de revenido, a uma temperatura de 180ºC por um período de 8 horas, sem qualquer tratamento prévio de solubilização; e um tratamento de envelhecimento natural por um período de um mês, após soldadura. Conclui-se que, com a execução do tratamento térmico com tempo de espera de 24 h é possível recuperar, quase na totalidade, a degradação das propriedades mecânicas verificadas após a realização das soldaduras. Nos restantes casos os tratamentos provocaram recuperações insatisfatórias nas propriedades mecânicas das soldaduras. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,054 | Ligação similar e dissimilar de componentes metálicos em estado sólido : uma análise de soldabilidade | Metais,Soldaduras | Na presente dissertação é estudada a soldabilidade, em estado sólido, de várias ligas metálicas. Os resultados que se apresentam referem-se ao estudo de ligações similares e dissimilares, produzidas pelas tecnologias Friction Stir Welding (FSW) e Tool Assisted Friction Welding (TAFW). Nomeadamente, são estudadas soldaduras dissimilares em alumínio-cobre e em cobre-latão, fabricadas pelo processo FSW, e soldaduras dissimilares alumínio-cobre e soldaduras similares em aço DC01 e DX51D, fabricadas pelo processo TAFW. Para ambas as tecnologias foram testadas diferentes condições de ligação, ou seja, para a tecnologia FSW foi variada a geometria da ferramenta, para uma gama constante de parâmetros do processo, e para a tecnologia TAFW foram variadas, quer as dimensões da ferramenta, quer os parâmetros do processo. Na ligação dissimilar alumínio-cobre, por TAFW, foi ainda testada a realização de texturização superficial como forma de promover a formação de ligações mecânicas na interface de ligação dos metais base. A caracterização das soldaduras compreendeu a realização de inspeção visual, e análises metalográficas, para todas as soldaduras, assim como a determinação da composição/constituição química, em algumas regiões de um leque pré-selecionado de soldaduras. Foram ainda realizados ensaios de caracterização mecânica, do tipo tração em corte, para testar a resistência mecânica das ligações. Finalmente, os resultados da caracterização mecânica e microestrutural foram complementados com uma análise da sensibilidade do binário e da pressão axial, exercida pela ferramenta, às condições de soldadura. Esta última análise teve como objetivo estabelecer uma relação qualitativa entre as características da ligação, as propriedades dos metais base e os parâmetros dos processos. O estudo efetuado permitiu concluir que será possível produzir soldaduras dissimilares cobre-latão (por FSW) e soldaduras similares DC01 e DX51D (por TAFW), com excelente qualidade, e taxas de produtividade elevadas, através de uma escolha ponderada dos parâmetros de processo. O mesmo não acontece para a ligação dissimilar alumínio-cobre. Para esta combinação de metais base, independentemente da tecnologia de soldadura utilizada, e dos parâmetros/condições do processo, foi registada a formação de uma fina camada de intermetálicos, na interface de ligação, com consequências danosas para a qualidade da ligação. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,055 | Avaliação do ciclo de vida da eliminação de um airbag : comparação entre dois cenários | Airbag,Veículos em Fim de Vida (VFV),Avaliação do Ciclo de Vida (ACV),Gerador de gás,Airbag,End-of-Life Vehicles (ELV),Life Cycle Assessment (LCA),propellent,inflator | A crescente inquietude relacionada com a gestão de Veículos em Fim de Vida (VFV) tem motivado a realização de estudos que proporcionem a constante inovação e utilização de métodos/processos ambientalmente sustentáveis na gestão de resíduos. Segundo a Diretiva 2000/53/CE do Parlamento Europeu e do Conselho, de 18 de setembro de 2000, relativa aos veículos em fim de vida, é referido que medidas destinadas a prevenir e limitar os resíduos resultantes dos veículos em fim de vida (VFV) e dos seus componentes devem de ser tomadas. Assegura ainda que, sempre que possível, eles sejam reutilizados, reciclados ou valorizados. Este estudo centra-se na comparação entre duas vias de eliminação de airbags: uma atualmente em prática – disparo de airbags a céu aberto e outra que consiste na queima dos airbags em forno estático com posterior tratamento dos gases. Tem por objetivo priorar o melhor método de eliminação de airbags ao nível ambiental. A metodologia utilizada consiste na Análise do Ciclo de Vida (ACV) que será aplicada através do software SimaPro, a partir do qual podemos chegar a conclusões relativamente ao processo de eliminação que apresenta menor impacte ambiental. A ACV será apenas aplicada à fase de eliminação do airbag, excluindo todos os processos efetuados anteriormente (extração de matérias-primas, produção, transporte e utilização). As categorias de impacte ambiental escolhidas são: Depleção de Recursos Abióticos, Acidificação, Eutrofização, Aquecimento Global (GWP 100), Depleção da camada de Ozono, Formação de Oxidantes Fotoquímicos pelo método CML e Toxicidade Humana, cancro; Toxicidade Humana, não-cancro; Ecotoxicidade pelo método Usetox. Devido à escassez de dados relativos ao tipo de partículas originárias do disparo de um airbag, foi realizado um ensaio experimental. Este ensaio consistiu no disparo de um airbag dentro de um tambor de polietileno de alta densidade (HDPE) com um volume de 60L. A recolha das partículas provenientes do disparo foi efetuada por lavagem utilizando água destilada. Assim, foi possível apurar a massa de partículas por disparo, a sua composição química, morfologia e estrutura posteriormente determinada através de microscopia eletrónica de varrimento (SEM) e difração de raios X. As partículas emitidas no cenário 1 apresentam uma forma acicular, sem organização estrutural, com elevado número de óxidos na sua composição. Os elementos maioritariamente encontrados foram o ferro, o zinco e o cobre. Estes metais, dependendo da sua concentração, provocam diversas patologias nos seres vivos e impactes nos ecossistemas. Neste trabalho foram identificados os impactes ambientais adjacentes a duas vias de eliminação de airbags. O cenário 2 no geral apresenta valores superiores comparativamente ao cenário 1, exceto nas categorias de Toxicidade Humana, não-cancro e Ecotoxicidade. Para além de proporcionar uma ferramenta de decisão, este estudo pode também contribuir para o conhecimento público da composição dos gases e partículas que são emitidos no disparo de um airbag. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
26,056 | Influência da geometria da ferramenta na morfologia e comportamento à fadiga de juntas T dissimilares, nas ligas AA5083 e AA6082, soldadas por fricção linear | Juntas em T,Soldaduras,Fadiga | O objetivo deste estudo é a análise dos fatores de produção de juntas T dissimilares, sem defeitos, na configuração T-Lap, recorrendo ao processo de soldadura por fricção linear (FSW), e o estudo do seu comportamento à fadiga. Foram usadas duas ferramentas progressivas com geometria diferente: uma com a extremidade do pino piramidal e outra com a extremidade do pino cónica roscada. Os materiais usados nas chapas foram as ligas de alumínio AA5083-H111 e AA6082-T6. A morfologia das soldaduras e o fluxo e mistura dos dois materiais foram analisados com recurso à microscopia ótica, eletrónica de varrimento e à análise química EDS. Foi ainda estudado o perfil de dureza das juntas e o comportamento à fadiga das soldaduras sem defeitos. Foram identificados vários tipos de defeitos na análise morfológica, no entanto foi possível obter juntas sem defeitos para as duas ferramentas e para as duas combinações de materiais. Conseguiu-se identificar fluxos devidos a diferentes zonas das ferramentas e verificou-se que a chapa adicionada compensa o material que migra para as concordâncias. As duas ligas são afetadas de forma diferente pelo processo, como pode ser visto nos perfis de dureza obtidos, embora sejam semelhantes para as duas ferramentas. O comportamento à fadiga das séries testadas revelou-se inferior ao de juntas similares na mesma configuração. | Ciências da Engenharia e Tecnologias |
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