Departamento de Engenharia Electromecânica
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Browsing Departamento de Engenharia Electromecânica by Sustainable Development Goals (SDG) "09:Indústria, Inovação e Infraestruturas"
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- Desenvolvimento de um novo material de embalagem alimentar: laminados de filme de proteína de soro do leite e papelPublication . Vaz, Rui Jorge Lopes; Ferreira, Ester Fernanda; Luís, Ângelo Filipe SantosOs plásticos estão presentes na sociedade sob a forma de diversos objetos indispensáveis à rotina humana. No entanto, estes materiais têm vindo a causar inúmeras consequências negativas para o meio ambiente e para a saúde pública. A problemática associada a este tipo de resíduo consiste no facto de não serem biodegradáveis, apresentarem um elevado nível de toxicidade e atuarem como vetores de diversos compostos químicos nocivos e microrganismos patogénicos. É relevante destacar que uma parte significativa dos resíduos plásticos encontrados no meio ambiente são provenientes da indústria de embalagens alimentares. Neste contexto, tem-se investigado intensamente acerca da substituição de polímeros provenientes de combustíveis fósseis por biopolímeros, os quais incluem polissacáridos, proteínas e lípidos. Nesta lógica, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver um novo material de embalagem a partir de laminados constituídos por filme à base de proteína de soro do leite e papel, apresentando uma alternativa viável para a utilização das proteínas de soro do leite que são descartadas pela indústria de lacticínios. Os filmes foram produzidos através do método de evaporação de solvente, enquanto os laminados foram obtidos por calandragem, envolvendo processos mecânicos e químicos. As amostras foram caracterizadas por microscopia eletrónica de varrimento (SEM), calorimetria diferencial de varrimento (DSC) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Adicionalmente, foram avaliadas as propriedades antioxidantes dos materiais através do ensaio de branqueamento do β-caroteno. Os laminados demonstraram propriedades mecânicas superiores em comparação com o filme isolado, bem como elevada atividade antioxidante. Verificou-se ainda que os polímeros apresentaram degradação térmica na faixa dos 250 °C. O protótipo de embalagem desenvolvido revelou-se termoselável e com elevado potencial na prevenção da peroxidação lipídica de nozes. Concluiu-se que o protótipo de embalagem desenvolvido a partir de polímeros biodegradáveis, representa uma alternativa promissora à substituição do plástico convencional, com propriedades funcionais adequadas para a conservação, em especial, de alimentos secos e com elevado teor lipídico.
- Driving Healthcare Monitoring with IoT and Wearable Devices: A Systematic ReviewPublication . João Pedro da Silva Baiense; Zdravevski, Eftim; Coelho, Paulo Jorge Simões; Serrano Pires, Ivan Miguel; Velez, Fernando J.Wearable technologies have become a significant part of the healthcare industry, collecting personal health data and extracting valuable information for real-time assistance. This review article analyzes 35 scientific publications on driving healthcare monitoring with IoT and wearable device applications. These articles were considered in a quantitative and qualitative analysis using the Natural Language Processing framework and the PRISMA methodology to filter the search results. The selected articles were published between January 2010 and May 2024 in one of the following scientific databases: IEEE Xplore, Springer, ScienceDirect (i.e., El- sevier), Association for Computing Machinery (ACM), Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI), or PubMed Central. The analysis considers population, methods, hardware, features, and communications. The research highlights that data collected from one or numerous sensors is processed and accessible in a database server for various uses, such as informing professional careers or assisting users. The review sug- gests that robust and efficient driving healthcare monitoring with IoT and wearable devices applications can be designed considering the valuable principles presented in this review.
- Fractal Patch Antenna based on Photonic Crystal for Enhanced Millimeter-Wave Communication in Intelligent Transportation SystemsPublication . Bagheri, Nila; Peha, Jon; Velez, Fernando J.; VelezThis paper introduces a Fractal Patch Antenna (FPA) integrated with Photonic Crystals (PhC) designed for Intelligent Transportation Systems (ITS) in the Millimeter-wave bands (mmWaves) given the importance of the application of mmWaves in Vehicle-to-Everything (V2X) networks, we assumed, as examples, that the antenna is designed to resonate at three frequency bands: 31.42 GHz, 37.76 GHz, and 38.92 GHz. With a gain of 10.88 dBi, at 38.92GHz, the antenna demonstrates promising signal reception and transmission capabilities, which are anticipated to be important for ITS operations. The antenna bandwidth covers multiple frequency bands, enabling versatile communication in mmWaves V2X applications. To evaluate the performance of the antenna, we conducted a detailed analysis of its configuration. This included a comparison of the antenna with and without the PhC integration, as well as an exploration of rectangular lattice structure. In addition, variations in hole sizes and spacing were examined to assess their impact on key parameters such as the gain and reflection coefficient. The integration of fractal geometry and PhC structures results in a compact, high-performance antenna suitable for mmWave communication. The integration of fractal geometry and PhC structure results in compactness and high performance in mmWaves communication applications. Through simulation and analysis, including radiation pattern, gain, and reflection coefficient plot assessment, the antenna performance is thoroughly evaluated. The study highlights the potential of the proposed FPA-PhC antenna configuration to enhance communication networks within the ITS, significantly advancing the ITS system with support from the mmWave bands.
- Implementação de Workshops SMED: Uma abordagem estratégica no setor automóvelPublication . Sousa, Sofia Santos; Gaspar, Pedro Miguel de Figueiredo Dinis Oliveira; Silva, Miguel Moura daO forte desenvolvimento tecnológico e a evolução do mercado de trabalho têm impulsionado as organizações a procurar aumentar a sua eficiência operacional e, consequentemente a melhoria do seu desempenho. Para responder a estas exigências, surgiu a Filosofia Lean. Esta assenta num conjunto alargado de ferramentas e metodologias que visam eliminar os desperdícios e criar valor em qualquer tipo de processo produtivo. De entre as principais ferramentas Lean destaca-se o Single Minute Exchange of Die (SMED), uma metodologia amplamente utilizada na indústria automóvel que tem como principal objetivo a redução dos tempos de setup de uma máquina ou equipamento. O objetivo principal deste relatório de estágio assenta no planeamento e implementação de Workshops SMED para análise e otimização dos tempos de setup, das linhas de injeção no processo produtivo da empresa Aspöck Portugal S.A.. Para concretizar estes objetivos, foi selecionada uma linha de injeção, a PT_ IN019_INJ 110B, onde foi realizado o workshop, dividido em três fases, com a participação de um grupo multidisciplinar, promovendo um ambiente colaborativo. Os resultados obtidos após a 1ª e 2ª fases do workshop foram de uma redução do tempo de setup de 48:30 min:seg para 29:41 min:seg, totalizando um ganho de 38,8%. Este valor traduz o empenho e comunicação envolvido entre a equipa participante, traduzindo-se em ganhos significativos de produtividade e eficiência operacional. Na 3ª fase foi definida a sequência de trabalho padrão e elaborado o plano de ações corretivas e preventivas a curto e médio prazo. Foram identificadas 23 melhorias que visam otimizar o processo de mudança de referência. Destacam-se duas ações já concluídas e validadas, referentes à formação e acompanhamento das mudanças de setup para o 1º turno de trabalho. Estas ações resultaram no acompanhamento e validação de 13 mudanças de setup, pela equipa responsável, em diferentes máquinas, incluindo a máquina selecionada para o workshop. Verificaram-se resultados positivos, com reduções significativas nos tempos de setup, nomeadamente na máquina PT_ IN019_INJ 110B, com uma melhoria de 39,24%. Estes resultados comprovam a eficácia da abordagem adotada, possibilitando o cumprimento com as novas etapas estabelecidas, nomeadamente as formações programadas e os testes de soluções futuras para o 2º e 3º turnos de trabalho.
- Lean Management e o seu impacte operacional e financeiro na empresa CatraportPublication . Sobral, Gonçalo José Fonseca; Morais, Flávio Daniel Correia; Lima, Tânia Daniela Felgueiras de Miranda; Teixeira, João Manuel Carvalho SobrinhoEste trabalho explora a relevância do pensamento Lean na gestão empresarial de uma fábrica da indústria automóvel e metalomecânica enfatizando a adaptação às procuras do cliente. Assim, ao longo do documento destaca-se a necessidade imperativa da empresa Catraport reduzir os seus custos, otimizar os seus processos e aumentar a sua produtividade. Neste sentido, a dissertação ressalta a importância da implementação Lean, considerando-a uma metodologia valiosa na identificação de lacunas e orientação de transformações a serem executadas. O relatório de estágio focou na implementação das ferramentas Lean: SMED, 5S, Trabalho Padronizado e Gestão Visual numa das prensas do chão de fábrica com o principal objetivo de reduzir o tempo de troca de ordem de produção e aumentar a sua taxa de produção. Posteriormente, está retratada a analise do impacte financeiro resultante da variação do desempenho da eficiência operacional. Em síntese, a gestão Lean implementada neste relatório surge como um elemento crucial na busca contemporânea por eficiência, na melhoria contínua, no aumento do know-how de todos os trabalhadores. Esta apresenta-se como uma estratégia eficaz na otimização de atividades executadas na máquina em estudo, na redução de desperdícios Lean como tempo de espera e deslocações desnecessárias e melhoria da eficiência financeira na fábrica.
- Próteses neuromusculares robóticas: Vanguarda tecnológica e sincronização biológicaPublication . Batista, Pedro Garcia; Gaspar, Pedro Miguel de Figueiredo Dinis Oliveira; Vieira, André Ferreira CostaEsta dissertação analisa as tendências tecnológicas atuais no desenvolvimento e otimização de próteses neuromusculares robóticas low-cost destinadas ao membro superior, focando-se especialmente no uso de sinais eletromiográficos para proporcionar um controlo mais intuitivo e eficaz. Foi realizada uma revisão sistemática da literatura, abordando os fundamentos anatómicos, fisiológicos e tecnológicos essenciais para a conceção destes dispositivos protésicos, com especial ênfase nas técnicas não invasivas de aquisição e processamento dos sinais mioelétricos. Numa abordagem teórico-prática, é investigada a integração de tecnologias acessíveis, como o sensor MyoWare e a plataforma de desenvolvimento baseada no SoC Zynq-7000, visando implementar técnicas de processamento de sinais e algoritmos de inteligência artificial em hardware especializado. Este foco tecnológico procura alcançar uma redução significativa da latência e um aumento substancial da eficiência energética em relação às atuais soluções de computação tradicionais. Este trabalho culmina em sugestões de melhorias de projetos previamente desenvolvidos na Universidade da Beira Interior, alinhando-se às tendências mais recentes da investigação científica em biomecatrónica e robótica.
- Quality Evaluation of Point Cloud Coding SolutionsPublication . Prazeres, João Pedro Casanova; Pinheiro, António Manuel GonçalvesPoint clouds experienced a large increase in popularity. From gaming to medical applications, autonomous driving, and urban mapping, point clouds have been widely used in the current technological world. As the demand for point cloud content increases, the need for efficient point cloud coding solutions also increases. Access to such solutions is important for efficient storage and transmission of point cloud data, because they are typically represented by huge amounts of information. It is, however, crucial to have access to quality methods that accurately benchmark point cloud coding solutions. This allows the developers of such solutions to accurately test their codec in several different environments, adjusting the codec development accordingly. In the past, subjective quality models were established to assess the quality of images and videos. Based on this knowledge, new models were developed for point cloud content, though there are crucial differences due to the 3D nature of point clouds. Recently, the growing popularity of learning-based codecs led to a new analysis of the performance of the developed quality models, as the caused distortions tend to be different from those created by the traditional coding technologies. This thesis aims to research those well established subjective quality models in order to assess the performance of point cloud coding solutions, namely the ones that are learningbased. Furthermore, it was also important to understand how the current point cloud objective quality metrics perform in assessing the quality of learning-based point cloud coding solutions. To achieve this goal, several quality studies were conducted under different viewing conditions and considering several state-of-the-art point cloud coding solutions. Furthermore, extensive objective quality metrics benchmarking was conducted across this doctoral program in order to assess their performance in predicting the quality of learning-based point cloud coding solutions. Ultimately, this led to multiple contributions that were proposed and accepted by the scientific community and that were helpful in understanding the performance of point cloud coding solutions, the impact of the display on quality perception, and the performance of objective point cloud quality metrics.
- Radio Coverage Assessment and Indoor Communication Enhancement in Hospitals: A Case Study at CHUCBPublication . da Silva, Óscar; Teixeira, Emanuel; Corceiro, Ana; Reis, António; Velez, Fernando J.The adoption of wireless medical technologies in hospital environments is often limited by cellular coverage issues, especially in indoor areas with complex structures. This study presents a detailed radio spectrum measurement campaign conducted at the Cova da Beira University Hospital Center (CHUCB), using the NARDA SRM-3006 and R&S®TSME6 equipment. The signal strength and quality of 5G NR, LTE, UMTS, and NB-IoT technologies were evaluated. Critical coverage gaps were identified, particularly at points 17, 19, and 21. Results revealed that operators MEO and NOS dominate coverage, with MEO providing better 5G NR coverage and NOS excelling in LTE signal quality. Based on the results, the localized installation of femtocells is proposed to improve coverage in these areas. The approach was designed to be scalable and replicable, with a planned application at Cumura Hospital (Guinea-Bissau), reinforcing the applicability of the solution in contexts with limited infrastructure. This work provides both technical and clinical contributions to achieving ubiquitous cellular coverage in healthcare settings.
- Smart textiles for health monitoring in industrial environments: a framework for wearable sensor integrationPublication . Vilarinho, Bruna Abreu; Vieira, Andre; Nunes-Pereira, João; Parente, João; Pires, Ivan Miguel Serrano ; Velez, Fernando J.The occupational health and safety of workers in industrial plants are increasingly compromised through exposure to thermal, physical, and psychological stressors. Wearable sensors embedded in garments have been introduced as a promising technology for real-time, continuous health monitoring without compromising workers' mobility or comfort. This paper reviews recent literature on wearable sensor technologies embedded in textiles, with a focus on their applicability in industrial settings. The paper identifies the key physiological parameters commonly monitored (e.g., heart rate, skin temperature, respiratory rate, and skin conductance), the materials and sensor types used, as well as the methods of integration into garments. Based on the findings, a conceptual model for a smart textile monitoring system tailored to industrial workers is proposed. The aim is to support the development of ergonomic, accessible, unobtrusive, and effective solutions that promote occupational health and prevent work-related illnesses.
- Traffic Scheduling and Resource Allocation for Heterogeneous Services in 5G New Radio Networks: A Scoping ReviewPublication . Pindi, Ntunitangua René; Velez, Fernando J.The rapid evolution of 5G New Radio networks has introduced a wide range of services with diverse requirements, complicating their coexistence within the shared radio spectrum and posing challenges in traffic scheduling and resource allocation. This study aims to analyze and categorize the methods, approaches, and techniques proposed to ensure efficient joint and dynamic packet scheduling and resource allocation among heterogeneous services—namely eMBB, URLLC, and mMTC—in 5G and beyond, with a focus on Quality of Service and user satisfaction. This scoping review draws from publications indexed in IEEE Xplore and Scopus and synthesizes the most relevant evidence related to packet scheduling across heterogeneous services, highlighting key approaches, core performance metrics, and emerging trends. Following the PRISMA-ScR methodology, 48 out of an initial 140 articles were included for explicitly addressing coexistence, scheduling, and resource allocation. The findings reveal a research emphasis on eMBB and URLLC coexistence, while integration with mMTC remains underexplored. Moreover, the evidence suggests that hybrid and deep learning-based approaches are particularly promising for tackling coexistence and resource management challenges in future mobile networks.