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  • Energetics, Biomechanics, and Performance in Masters' Swimmers: A Systematic Review
    Publication . Ferreira, Maria I; Barbosa, Tiago M.; Costa, Mário Jorge; Neiva, Henrique; Marinho, Daniel
    This study aimed to summarize evidence on masters' swimmers energetics, biomechanics, and performance gathered in selected studies. An expanded search was conducted on 6 databases, conference proceedings, and department files. Fifteen studies were selected for further analysis. A qualitative evaluation of the studies based on the Quality Index (QI) was performed by 2 independent reviewers. The studies were thereafter classified into 3 domains according to the reported data: performance (10 studies), energetics (4 studies), and biomechanics (6 studies). The selected 15 articles included in this review presented low QI scores (mean score, 10.47 points). The biomechanics domain obtained higher QI (11.5 points), followed by energetics and performance (10.6 and 9.9 points, respectively). Stroke frequency (SF) and stroke length (SL) were both influenced by aging, although SF is more affected than SL. Propelling efficiency (ηp) decreased with age. Swimming performance declined with age. The performance declines with age having male swimmers deliver better performances than female counterparts, although this difference tends to be narrow in long-distance events. One single longitudinal study is found in the literature reporting the changes in performance over time. The remaining studies are cross-sectional designs focusing on the energetics and biomechanics. Overall, biomechanics parameters, such as SF, SL, and ηp, tend to decrease with age. This review shows the lack of a solid body of knowledge (reflected in the amount and quality of the articles published) on the changes in biomechanics, energetics, and performance of master swimmers over time. The training programs for this age-group should aim to preserve the energetics as much as possible and, concurrently, improve the technique. Training sessions should feature a higher percentage of technical drills with the goal of enhancing the swim technique. Another goal should be the association of technique enhancement with aerobic and anaerobic sets, enabling the swimmer to improve the swimming efficiency.
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  • Teatro da Encarnação: educação em tempos de barbárie
    Publication . Saldanha, Marcelo Ramos; Rosa, José Maria da Silva; Domingues, José António Duarte
    A presente tese tem o intuito de proporcionar um estudo acerca da vivência teatral denominada Teatro da Encarnação que, a partir da comunhão criativa entre a Filosofia de Michel Henry, a Pedagogia de Paulo Freire e o Teatro de Augusto Boal, se propõe como uma experimentação pedagógica de superação da barbárie, esse insuportável desinvestimento na vida que promove o desmoronamento da cultura ou de nossa civilização. Compreendemos que as marcas da redução galilaica, alvo da denúncia henryana, legou-nos um crescente movimento de abstração conceitual e mecanização da transmissão de conhecimento, que teve como consequência direta o mutismo, manifesto tanto nos baixos quanto nos altos níveis de aquisição de saber, que, em sentido freireano, toma forma na negativa de dizer sua própria palavra. Negativa que, segundo entendemos, é proveniente da impossibilidade de encontrar essa mesma palavra, já que esta lhe é oferecida e não gerada na vida. Será em face desse mutismo aniquilador da capacidade crítica que o Teatro da Encarnação buscará oferecer resposta pautada na corpropriação, fazendo do humano atuante um co-proprietário do mundo, ao ponto de sentir-se potente para alterar esse mesmo mundo pela via afetiva. Dessa forma, a tese que aqui nos propomos a defender é a de que o atual modelo galilaico/cartesiano chegou ao seu esgotamento e demonstrou não corresponder aos saberes da vida e tampouco poder oferecer possibilidade de acréscimo cultural, de forma que cabe estabelecer um novo caminho, para o qual propormos o Teatro da Encarnação, por ser um teatro do lúdico e do sensível. Essa é a possibilidade que aqui defenderemos pela via filosófica/pedagógica.
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  • Enhancing the efficiency of electricity utilization through home energy management systems within the smart grid framework
    Publication . Mendes, Tiago Daniel Penedo; Catalão, João Paulo da Silva; Matias, João Carlos de Oliveira
    The concept behind smart grids is the aggregation of “intelligence” into the grid, whether through communication systems technologies that allow broadcast/data reception in real-time, or through monitoring and systems control in an autonomous way. With respect to the technological advancements, in recent years there has been a significant increment in devices and new strategies for the implementation of smart buildings/homes, due to the growing awareness of society in relation to environmental concerns and higher energy costs, so that energy efficiency improvements can provide real gains within modern society. In this perspective, the end-users are seen as active players with the ability to manage their energy resources, for example, microproduction units, domestic loads, electric vehicles and their participation in demand response events. This thesis is focused on identifying application areas where such technologies could bring benefits for their applicability, such as the case of wireless networks, considering the positive and negative points of each protocol available in the market. Moreover, this thesis provides an evaluation of dynamic prices of electricity and peak power, using as an example a system with electric vehicles and energy storage, supported by mixed-integer linear programming, within residential energy management. This thesis will also develop a power measuring prototype designed to process and determine the main electrical measurements and quantify the electrical load connected to a low voltage alternating current system. Finally, two cases studies are proposed regarding the application of model predictive control and thermal regulation for domestic applications with cooling requirements, allowing to minimize energy consumption, considering the restrictions of demand, load and acclimatization in the system.
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  • Housing and Health — Proposal of a Methodology for Risk Assessment for Occupants
    Publication . Monteiro, Marisa Rodrigues; Lanzinha, João; Pastorinho, M. Ramiro
    Nowadays people spend a large amount of their time inside their homes. However, prevailing indoor conditions in terms of comfort and environmental quality could present health challenges to the inhabitants. Therefore, a good indoor environmental quality is essential, since in addition to the risk parameters present in indoor air, the relative humidity and the dangers inherent in housing, the health and human well-being can also be affected by high or low temperatures inside their homes. It is necessary that during the use of the building the sources of risk are identified, in order to prevent them and to promote the health of its occupants. In this context, this paper intends to describe a proposal to create a methodology that provides a risk assessment for the occupants of a dwelling, with certain technical features and also delivers some information about a pilot campaign that was launched by an interdisciplinary team from University of Beira Interior in order to collect and analyze some indoor environment data from 6 households representing 6 different decades.
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  • Smart operation of transformers for sustainable electric vehicles integration and model predictive control for energy monitoring and management
    Publication . Godina, Radu; Catalão, João Paulo da Silva; Matias, João Carlos de Oliveira
    The energy transmission and distribution systems existing today are stillsignificantly dependent on transformers,despite beingmore efficient and sustainable than those of decadesago. However, a large numberof power transformers alongwith other infrastructures have been in service for decades and are considered to be in their final ageing stage. Anymalfunction in the transformerscouldaffect the reliability of the entire electric network and alsohave greateconomic impact on the system.Concernsregardingurban air pollution, climate change, and the dependence on unstable and expensive supplies of fossil fuels have lead policy makers and researchers to explore alternatives to conventional fossil-fuelled internal combustion engine vehicles. One such alternative is the introduction of electric vehicles. A broad implementation of such mean of transportation could signify a drastic reduction in greenhouse gases emissions and could consequently form a compelling argument for the global efforts of meeting the emission reduction targets. In this thesis the topic of a high penetration of electric vehicles and their possible integration in insular networksis discussed. Subsequently, smart grid solutions with enabling technologies such as energy management systems and smart meters promote the vision of smart households, which also allows for active demand side in the residential sector.However, shifting loads simultaneously to lower price periods is likely to put extra stress on distribution system assets such as distribution transformers. Especially, additional new types of loads/appliances such as electric vehicles can introduce even more uncertaintyon the operation of these assets, which is an issue that needs special attention. Additionally, in order to improve the energy consumption efficiencyin a household, home energy management systems are alsoaddressed. A considerable number ofmethodologies developed are tested in severalcasestudies in order to answer the risen questions.
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  • Aplicativos agregadores de informação jornalística para dispositivos móveis: uma exploração pela teoria ator-rede
    Publication . Rezende, Ivan Satuf; Canavilhas, João Manuel Messias
    A agregação de informação jornalística é um fenômeno emergente no jornalismo móvel caraterizada pela proliferação de aplicativos móveis (apps) desenvolvidos para selecionar e organizar conteúdos adaptados a smartphones e tablets. O avanço tecnológico impõe novas questões à investigação acadêmica, principalmente quando os aplicativos agregadores são comparados com as já tradicionais plataformas de agregação na web. Ao contrário dos computadores pessoais, dispositivos móveis são aparelhos de conexão permanente - tecnologias “always-on” (Baron, 2008; Turkle, 2011) – que se beneficiam de recursos com potencial inovador, como o sistema de geolocalização (GPS) e a tela sensível ao toque (Palacios et al, 2015). Estas e outras características dos novos meios agem sobre as funcionalidades dos aplicativos agregadores e a observação sistemática do fenômeno indica a ocorrência de alterações significativas na noção tradicional de informação jornalística. Diante das evidências, esta tese investiga as transformações da informação jornalística nos aplicativos agregadores para dispositivos móveis. A partir de uma revisão crítica das teorias do jornalismo, o estudo sustenta a necessidade de explorar novas abordagens capazes de lidar com a emergência do “jornalismo pós-industrial” (Anderson, Bell, & Shirky, 2012). A suposta centralidade dos jornalistas e das redações profissionais é questionada para incorporar elementos historicamente negligenciados pelos investigadores. Desta forma, a exploração dos aplicativos agregadores é realizada a partir da Teoria Ator-Rede (Callon, 1999; Law, 1991; Latour, 2012), aporte teórico-metodológico que defende a simetria generalizada entre entidades humanas e não-humanas. O princípio da simetria permite compreender as entidades heterogêneas que atuam sobre a informação jornalística nos aplicativos. O estudo é desenvolvido a partir de 28 aplicativos agregadores. A metodologia é realizada em três etapas sucessivas descritas pela Teoria Ator-Rede: “desdobramento”, “estabilização” e “composição”. As duas primeiras descrevem minuciosamente as entidades presentes no objeto de estudo e identificam tendências que confirmam a transformação da noção de informação jornalística nos aplicativos agregadores a partir de três vetores: os algoritmos, a interface com as redes sociais e a curadoria. A terceira etapa organiza os aplicativos em um quadro taxonômico construído a partir de quatro categorias: API (Application Programming Interface), curadoria, sistema de agregação e sistema de personalização.
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  • Modeling a cooperation environment for flexibility enhancement in smart multi-energy industrial systems
    Publication . Damavandi, Maziar Yazdani; Catalão, João Paulo da Silva; Matias, João Carlos de Oliveira
    Environmental aspects have been highlighted in architecting future energy systems where sustainable development plays a key role. Sustainable development in the energy sector has been defined as a potential solution for enhancing the energy system to meet the future energy requirements without interfering with the environment and energy provision. In this regard, studying the cross-impact of various energy vectors and releasing their inherent operational flexibility is main topic. Thecoordinationofvariousenergyvectorsundertheconceptofmulti-energysystem (MES)hasintroducednewsourcesofoperationalflexibilitytothesystemmanagers. MES considers both interactions among the energy carriers and the decision makers in an interdependent environment to increase the total efficiency of the system and reveal the hidden synergy among energy carriers. This thesis addresses a framework for modeling multi-energy players (MEP) that are coupled based on price signal in multi-energy system (MES) in a competitive environment. MEP is defined as an energy player who can consume or deliver more than one type of energy carriers. At first, the course of evolution for the energy system from today independent energy systems to a fully integrated MES is presented and the fractal structure is described for of MES architecture. Moreover, the operational behavior of plug-in electric vehicles’ parking lots and multi-energy demands’ external dependency are modeled in MES framework to enhance the operational flexibility of local energy systems (LES). In the fractal environment, there exist conflicts among MEPs’ decision making in a same layer and other layers. Realizing the inherent flexibility of MES is the main key for modeling the conflicts in this multi-layer structure. The conflict between two layers of players is modeled based on a bi-level approach. In this problem, the first level is the MEP level where the player maximizes its profit while satisfying LES energy exchange. The LES’s exchange energy price is the output of this level. In the lower level, the LESs schedule their energy balance, based on the upper level input price signal. The problem is transformed into a mathematical program with equilibrium constraint (MPEC) through duality theory. In the next step, high penetration of multi-energy players in the electricity market is modeled and their impacts on electricity market equilibrium are investigated. In such a model, MEP participates in the local energy and wholesale electricity markets simultaneously. MEP and the other players’ objectives in these two markets conflict with each other. Each of these conflicts is modeled based on bi-level programming. The bi-level problems are transformed into a single level mixed-integer linear problem by applying duality theory.
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  • The effects of fatigue and task knowledge duration on kicking performance and pacing strategies in soccer
    Publication . Ferraz, Ricardo Manuel Pires; Marques, Mário António Cardoso; Tillaar, Roland van den
    Interest in the topic of fatigue in sports science has a long history and recent research and theories have highlighted the problem of fatigue more broadly. A new perspective seems to have emerged supported by the concept of the brain acting as a central master regulator of exercise performance. This kind of regulation is named “pacing” and nowadays is assumed as an important concept in sport and exercise, supporting this psychophysiological perspective. Having prior knowledge about the activity is a central point on this view of pacing, based on the principle that athletes are then able to self-regulate their own performance through the entirety of the exercise. However, the precise importance of the psychophysiological perspective in context of training (exercises) or competition remains unclear, especially in team sports as a soccer. The general aim of this thesis was to analyze the effects of fatigue and task knowledge duration on kicking performance and pacing strategies in soccer. For the accomplishment of these purposes the following sequence was used: (i) reviewing the available literature; (ii) demonstrating the effects of fatigue on kicking ball velocity in soccer players; (iii) investigating the influence of fatigue upon kicking performance of soccer players and examining the effect of the knowledge of the exercise duration upon these two parameters; (iv) investigating the influence of different exercise intensities on kicking accuracy and velocity in soccer players and analyzing the player pacing strategies from different prescribed intensities; (v) investigating the possible influence of knowledge of exercise duration on player pacing strategies during soccer small-sided games (5 vs 5). The main conclusions drawn were (i) there is potential negative fatigue effect induced by high intensity exercises on kicked-ball velocities in soccer; (ii) the effect of fatigue can be variable; (iii) kicking accuracy is not affected by fatigue considering the accuracy as a secondary aim in relation with kicking velocity; (iv) no effects of knowledge of the exercise duration were found on kicking performance, but in respect of pacing strategies during soccer small-sided games, the findings showed its relevance. In addition, the results support the hypothesis about the involvement of psychophysiological factors and they express the complexity of the fatigue phenomenon and the relevance of the theory of central master regulation of the brain on exercise performance.
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  • Análise e controlo robusto de modos de funcionamento caóticos em sistemas aeroespaciais
    Publication . Velosa, Carlos Miguel Nóbrega; Bousson, Kouamana
    O movimento caótico é um tipo de movimento complexo, irregular e imprevisível semelhante ao aleatório que é altamente sensível às condições iniciais e à variação de parâmetros, e que resulta da sobreposição de um número infinito de órbitas periódicas instáveis produzidas por um sistema não-linear determinístico. O caos pode ser desejável ou não dependendo da aplicação. Contudo, um comportamento incerto e desconhecido não é certamente desejado em problemas de engenharia, e nesse sentido, ser capaz de detetar de forma automática transições inesperadas de um movimento regular para caótico torna-se uma tarefa crucial, especialmente em aplicações críticas como em sistemas aeroespaciais e aeronáuticos. Por outro lado, dado que qualquer sistema não-linear pode vir a exibir um comportamento caótico mesmo que tenha sido projetado para operar num regime bem regular (através de uma ligeira variação de parâmetros ou se o sistema estiver sob o efeito de perturbações externas de características específicas), um sistema de controlo adequado para suprimir eventuais movimentos caóticos tem de garantir robustez contra incertezas paramétricas e perturbações. Além disso, em aplicações altamente exigentes como em sistemas aeroespaciais/aeronáuticos, um sistema de controlo tem de lidar não só com restrições de magnitude nas entradas do sistema mas também com restrições nas taxas devido às limitações físicas dos atuadores, caso contrário o sistema controlado pode-se tornar instável levando possivelmente a um cenário catastrófico. A presente tese contribui com duas conquistas principais: primeiramente, com um novo algoritmo de deteção de caos em tempo-real e eficaz mesmo na presença de níveis consideráveis de ruído nas medições; e em segundo lugar, com várias extensões de técnicas de controlo linear modernas para o controlo e sincronização de saída robusta de sistemas caóticos contínuos no tempo (sistemas não-lineares por natureza) sujeitos a restrições nas magnitudes e nas taxas dos atuadores. A ideia-chave por detrás do novo detetor de caos reside no facto de que uma única componente de uma trajetória caótica tende a exibir um número infinito de máximos locais em diferentes intervalos temporais. O facto de que o ruído nas medições não pode ser evitado em sistemas reais torna o problema ainda mais desafiante e este é ultrapassado engenhosamente com recurso a um sistema auxiliar que atua como redutor de ruído. De seguida, recorrendo a um conjunto de operações matemáticas simples é estabelecido um parâmetro que caracteriza o tipo de movimento com base num determinado limiar. A estratégia de resolução do problema de controlo robusto com restrições no controlo consiste, numa primeira fase, em decompor o sistema não-linear numa parte linear estabilizável mais uma parte não-linear restante. Seguidamente, com a ajuda de um sistema auxiliar, os sinais de referência são gerados em simultâneo com estes termos não-lineares e leis de controlo são projetadas para estabilizar um sistema aumentado resultante. O sistema aumentado é estabilizado através da sua parte linear e os sinais de referência são vistos juntamente com os termos não-lineares como uma única perturbação limitada. Numa primeira abordagem, é considerado restrições simétricas nas magnitudes e nas taxas dos atuadores e estas são impostas por um operador diferencial funcional. Numa segunda abordagem, as restrições são impostas de forma diferente para se conseguir restrições assimétricas nas magnitudes. A terceira abordagem lida com restrições simétricas e a lei de controlo é projetada com base na teoria do controlo 𝐻∞ para garantir, de forma concreta, robustez contra incertezas paramétricas. Uma última abordagem é ainda apresentada, permitindo o controlo/sincronização sem o conhecimento do modelo de referência. Nesta em particular, o sistema aumentado é composto de uma maneira diferente, compreendendo o sistema propriamente dito e o integral do erro da saída, e o controlo robusto é alcançado em duas fases: primeiro, com um controlo baseado numa generalização de uma função de Lyapunov; e de seguida com um Regulador Linear Quadrático (LQR) com um grau de estabilidade especificado. Simulações numéricas são efetuadas em MATLAB® para validar a eficácia e a robustez das técnicas apresentadas. O detetor de caos e as técnicas de controlo são aplicados a um sistema caótico clássico (sistema de Lorenz) e a sistemas aeroespaciais/aeronáuticos de relevância (movimento de atitude de um veículo espacial; movimento de atitude de um veículo espacial numa órbita elítica; dinâmica de um giróstato eletromecânico; posição de um veículo espacial no problema restrito de três corpos; sistema aeroelástico). Por fim, é apresentado um caso de síntese onde o detetor é aplicado acoplado a um dos controladores para atestar a eficácia de ambos em simultâneo, suprimindo eventuais movimentos de atitude caóticos num veículo espacial induzidos por torques perturbadores existentes no espaço. No que diz respeito ao detetor de caos, os resultados mostram que a distinção é bastante clara e que a deteção em tempo-real é eficaz mesmo quando os sinais medidos estão corrompidos com Relações de Sinal-Ruído consideravelmente baixas. O detetor proposto é de fácil implementação e bastante eficiente do ponto de vista computacional, contrariamente a outras ferramentas de deteção de caos. Relativamente ao controlo, os resultados mostram que as abordagens propostas são realmente eficazes. O controlo/sincronização de saída é alcançado com sucesso, garantindo robustez contra incertezas e sem exceder as restrições de entrada. As leis de controlo são estáticas, facilmente implementáveis e não exigem grandes esforços computacionais dado que os parâmetros dos controladores são todos calculados offline. Além do mais, as soluções apresentadas contribuem efetivamente para as mais avançadas técnicas de controlo abertas à comunidade, na medida que têm em consideração restrições nas magnitudes e nas taxas do controlo, opostamente a outras técnicas de controlo que não consideram qualquer tipo de restrições e que são requeridas particularmente em sistemas aeroespaciais.
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  • Water competence development in young children : common methodological approaches and their effects on aquatic skill acquisition and on gross motor development
    Publication . Rocha, Helena Isabel Amaral; Costa, Aldo Filipe Matos Moreira Carvalho da; Marinho, Daniel Almeida
    Objetivo: Esta tese inclui três estudos relacionados com o ensino da natação, procurando cumprir com os seguintes objetivos: (i) descrever a organização e metodologia de ensino da natação desenvolvida em Portugal, em contexto educativo (primeiro ciclo do ensino básico); (ii) analisar as diferenças na competência aquática adquirida entre dois programas de ensino da natação, em contextos de profundidade distintos (água rasa e profunda); (iii) analisar as mudanças longitudinais no desenvolvimento motor global de crianças, após cinco, dez e 30 meses de prática de natação e de futebol. Métodos: Para o primeiro estudo, a amostra incluiu 89 coordenadores pedagógicos de escolas de natação e 100 professores de natação. Em ambos os grupos amostrais foram aplicados questionários para apurar a organização e metodologia de ensino da natação. Para o segundo estudo, a amostra foi constituída por 21 crianças (4,70 ± 0,51 anos), de ambos os géneros e sem qualquer experiência em programas de ensino da natação. A amostra foi dividida em dois grupos experimentais, que foram sujeitos a um programa similar de ensino da natação, durante seis meses, mas variável na profundidade do espaço aquático (piscina de água rasa; piscina de água profunda). Para o terceiro estudo, a amostra foi composta por 33 crianças (4,8 ± 0,5 anos). A amostra foi dividida em três grupos: grupo de controlo; grupo praticante de futebol; grupo praticante de natação. Foi utilizado o Test Gross Motor Development - 2nd Edition para avaliar o desenvolvimento motor global em três momentos distintos: após cinco, dez e trinta meses de prática desportiva. Resultados: Os resultados do primeiro estudo sugerem que a natação no primeiro ciclo do ensino básico regese, sobretudo, pelas orientações do Ministério da Educação. Os principais objetivos das aulas estão relacionados com a adaptação ao meio aquático, privilegiando-se as habilidades aquáticas básicas (81,4%), num ensino pouco suportado em material pedagógico. No segundo estudo, os resultados sugerem que o ensino em piscina rasa permite adquirir um nível superior de competência aquática, em particular em cinco habilidades aquáticas básicas. No terceiro estudo, os dados apontam, em ambos os grupos (futebol e natação), para uma melhoria significativa do quociente motor bruto e dos scores padrão, na locomoção e controlo de objetos entre T5 e T10. Os praticantes de futebol atingem um quociente máximo de desenvolvimento motor após 10 meses de prática. Os praticantes de natação apresentaram um desenvolvimento motor (entre T10 e T30) gradual, particularmente em habilidades de controlo de objetos. Conclusões: Os dados descritos no primeiro estudo permitiram-nos identificar algumas insuficiências no enquadramento da natação no primeiro ciclo do ensino básico, provavelmente por condicionantes da eficiência do processo de ensino-aprendizagem, ao nível da aquisição de habilidades aquáticas mais complexas. Para além disso, os resultados sugerem que as sessões de natação em baixa profundidade parecem facilitar o desenvolvimento da competência aquática em crianças, após seis meses de prática. Foi também concluído que a prática desportiva (natação e futebol) durante a infância pode contribuir para um maior desenvolvimento motor.
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