FE - DEM | Dissertações de Mestrado e Teses de Doutoramento
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- Novas Tecnologias de Comunicação entre Satélites e Aeronaves sob Condições MeteorológicasPublication . Rodrigues, Tayná Gurupy; Reis, António Domingos; Velez, Fernando José da SilvaEsta dissertação de mestrado analisa e avalia o efeito das condições meteorológicas desfavoráveis na comunicação entre satélites de órbita baixa (LEO), como os pertencentes à constelação Starlink, e um avião comercial durante um voo transatlântico, partindo do Aeroporto Internacional de Lisboa (LIS) e aterrissando no Aeroporto Internacional do Rio de Janeiro (GIG). A interação ocorre na faixa Ku e emprega parâmetros da tecnologia 5G-NR. A pesquisa examina o impacto de fenômenos atmosféricos, como chuva, neblina, nuvens, cintilação ionosférica e troposférica, na qualidade do sinal nas ligações ascendente e descendente. Por meio de simulações minuciosas executadas no Ansys STK, constatou-se que tais condições climáticas afetam negativamente a relação sinal-ruído (C/N e C/No), intensificam a atenuação do sinal e elevam a taxa de erro de bits (BER), prejudicando a estabilidade da comunicação. Contudo, as simulações, considerando 177 pontos para a modelação da trajetória do avião entre Lisboa e Rio de Janeiro, também revelaram que a BER se aprimora à medida que o sistema se ajusta às mudanças, nomeadamente da influência da variação dos aspetos climáticos e do handover. A avaliação realizada confirma que a eficácia, confiabilidade e durabilidade das comunicações via satélite é influenciada por fenômenos atmosféricos. O estudo ressalta a importância de adotar estratégias de mitigação efetivas, como algoritmos adaptativos de controlo de potência, para ajustar dinamicamente a potência de emissão, e ligações redundantes, com o objetivo de aumentar a resiliência dos sistemas de comunicação em situações de intensas mudanças climáticas, para assegurar a continuidade e a fiabilidade da comunicação por satélite, particularmente em cenários críticos como a gestão do tráfego aéreo e em tecnologias emergentes, como eVTOL e Mobilidade Aérea Urbana. Também poderão ser benéficos métodos de introdução da diversidade em frequência, como a combinação de bandas Ka e Ku, e a modelação dinâmica, em tempo real, dos fenómenos atmosféricos.
- Avaliação Energética do Processo de Pasteurização do IogurtePublication . Mandulo, Arlézia Josefina Jamba; Pires, Luis Carlos Carvalho; Silva, Pedro Nuno Dinho Pinto daO iogurte, e os produtos láteos em geral, fazem parte da dieta de uma grande parte da população há muitos anos, pelo fato destes serem ricos em proteínas, vitaminas e minerais. Ao longo dos anos, o consumo de leite cru foi identificado como o principal motivo das mortes causadas por intoxicação alimentar, principalmente em crianças, o que levou os pesquisadores a desenvolverem métodos para reverter a situação. Em 1864, Louis Pasteur observou que se um líquido fosse aquecido e rapidamente arrefecido melhorava as condições de armazenamento, por causa do efeito da temperatura sob as bactérias que o constituem, tratamento que ficou conhecido como pasteurização, fundamental na indústria látea. De um modo geral para processar os produtos láteos, o leite é submetido a um conjunto de tratamentos térmicos, para prolongar a vida útil, eliminar bactérias patogénicas e dar aos produtos as caraterísticas requeridas; tudo isso torna a indústria látea num setor intensivo no consumo de energia. Para que reduções no consumo energético sejam alcançadas é necessário caraterizar o consumo em cada processo, para os diversos produtos. Com o objetivo de contribuir para a literatura existente, o presente trabalho apresenta uma avaliação energética do processo de pasteurização do iogurte, com base em dados recolhidos numa unidade industrial nos dias 30 e 31 de Maio de 2023, em Portugal. É apresentada uma breve descrição do processo de produção do iogurte; a história do processo de pasteurização; o princípio de funcionamento do pasteurizador, bem como todas as fases de aquecimento do produto, durante o processo. Colocando de parte as fases de reaproveitamento de calor, o consumo foi de 0,022 kWh de energia térmica por cada kg de produto pasteurizado.
- Eco-inovação e performance exportadora de empresas com diferentes perfis de intensidade tecnológicaPublication . Canhão, Tiago Miguel Dinis Tejo; Leitão, João Carlos CorreiaA avaliação de desempenho de uma empresa pode ser efetuada através do indicador referente à performance exportadora da empresa, na análise do modo como o mercado externo recebe os produtos da empresa, para efeitos de validação da forma como a competição reage aos mesmos. Outro indicador, é a eco-inovação, sendo utilizado para medir de que forma o tecido empresarial se está a adaptar e a inovar face a novas políticas ambientais, e exigências múltiplas de flexibilidade, eficiência e sustentabilidade. A presente dissertação tem por objetivo analisar a relação entre a performance exportadora e as componentes da eco-inovação, aferindo como essas componentes, designadamente tecnologia, mercado, políticas públicas, relações de cooperação, práticas da gestão lean, métodos de organização do trabalho e tipo de parceiro de cooperação de inovação, influenciam a performance exportadora de empresas com diferentes perfis de intensidade tecnológica, ou seja, high-tech e medium/low-tech. Na abordagem empírica foram utilizados dados do Community Innovation Survey (CIS) 2018, que contempla uma amostra total de 3031 empresas, estando subdivididas em duas subamostras, a medium/low-tech que contém 2565 empresas e a high-tech que contempla 446 empresas. A especificação do modelo selecionada foi testada fazendo uso do método de regressão probit, procedendo-se a testes de robustez recorrendo ao método de regressão tobit. As evidências obtidas permitem ratificar, no cômputo global, três hipóteses de investigação que preconizam os efeitos positivos das políticas públicas, das relações de cooperação e das práticas de gestão lean, sobre a performance exportadora das empresas. Cabe destacar, contudo, que nas políticas públicas, revela ser particularmente ter lógicas integrativas dos mecanismos de financiamento com origem no Programa Horizon, na administração Central e noutros apoios financeiros da UE. Ao nível da componente das relações de cooperação, devem ser fomentadas tanto as relações com outras empresas nacionais, como com outras empresas do espaço europeu e países terceiros, seguindo lógicas de diversificação de parcerias com base em iniciativas de diplomacia económica e empresarial. Ao nível da componente lean, as novas evidências apontam no sentido de operar lógicas de valorização da diversificação da gama de bens e serviços tecnológicos e de foco em soluções específicas para os clientes, incluindo os empresariais, no caso das atividades de subcontratação.
- Inovação Aberta e Performance Inovadora das Indústrias Transformadoras Agroalimentares em PortugalPublication . Martins, Sandrina Sofia; Leitão, João Carlos CorreiaEste estudo explora a influência da inovação aberta na performance inovadora das indústrias transformadoras agroalimentares em Portugal, um tema relevante perante a crescente necessidade de práticas mais sustentáveis. A investigação busca compreender como é que diferentes perfis de colaboração e de inovação afetam a eco-inovação nas empresas. O estudo utiliza dados do Community Innovation Survey (CIS) de 2010, com foco nos códigos CAE: 10, 11 e 12; englobando um total de 217 empresas do setor agroalimentar. Para analisar essas relações, foram aplicados modelos econométricos Logit, Probit e Cloglog, considerando diferentes variáveis dependentes, tais como inovação de produto, inovação de processo, inovação de serviço, inovação de marketing e inovação ambiental/eco-inovação, e categorias de inovação aberta, como inovadores abertos, colaboradores especializados, colaboradores integrados e inovadores fechados. As variáveis de controlo incluíram crescimento, volume de negócios e dimensão das empresas. Os resultados indicam que a adoção de abordagens colaborativas e a abertura à inovação têm um efeito positivo na performance eco-inovadora, evidenciando a importância de parcerias estratégicas e do apoio por parte das políticas públicas. As evidências apontam ainda para a necessidade de fomentar a cooperação entre empresas e criar políticas que incentivem práticas eco-inovadoras, no sentido de garantir um melhor alinhamento das empresas com as exigências crescentes, em termos de sustentabilidade e competitividade no mercado global.
- A Produtividade no contexto do pensamento Lean - Uma revisão sistemática de literaturaPublication . Nkombo, Marinela do Nascimento Chimpolo; Mendes, Luis Antonio FonsecaA produtividade é considerada uma medida de eficiência que as organizações utilizam para avaliar a quantidade de output gerada por unidade de input, ou seja, a relação entre os produtos ou serviços e os recursos que as organizações utilizam para a produção dos mesmos. Para se obter produtividade dentro das organizações vários são os fatores que se deve ter em conta, desde a gestão de tempo até uma melhoria contínua e saber o que realmente a empresa necessita para alavancar os seus resultados. As ferramentas lean têm sido a solução para muitas organizações porque visam aumentar a eficiência e a qualidade dos produtos e serviços dentro da mesma através de uma melhoria contínua e são também abordagens de gestão que estão focados na criação de valor para o cliente e na minimização do desperdício. O presente trabalho tem como objetivo analisar o estado da arte da literatura que está centrada na abordagem Lean no contexto do aumento da produtividade dentro das organizações. Para o efeito, foi realizada uma revisão sistemática da literatura. Os resultados obtidos na investigação que foi feita mostraram que em diversas áreas as ferramentas lean têm apresentado respostas positivas em termos de ganhos de produtividade e isso também impacta positivamente nas organizações.
- A Model for Optimizing the Life Cycle of Physical Assets based on a Circular Economy ApproachPublication . Pais, José Edmundo de Almeida e; Cardoso, António João Marques; Farinha, José Manuel TorresIn the past years, Asset Management (AM) was normally described as maintenance management; their focus was on programs, procedures, and other tasks to optimize the organization’s assets uptime. Nowadays, when considering asset management, an active life cycle management of the major assets must be taken in consideration and components considered from the cradle to the grave. On the other side, some other points must be taken into consideration when performing asset management. In the past, only a few assets were considered to be managed; this old approach brings a few weaknesses. A new approach must consider all the assets as part of the organization. Even if their role after analyses is not pivotal, it is important to know them, and plans must be made for those assets, even if they are not complex or detailed. When considering AM, there is a need to apply a Life Cycle Assessment (LCA). While doing so, many factors must be taken into consideration, focusing on reducing expenses and increasing sustainability in several aspects. Equipment with less environmental impact must always be considered and developed, while improving sustainability broadly. The principal function of asset management is to realize value from assets, but where to start? To obtain their major value, the ISO 55001 presents a set of plans. One of them is the Strategic Asset Management Plan (SAMP), which details the asset management objectives and explains their relationship with the organizational objectives and the framework required to achieve the asset management objectives. The SAMP needs to have a set of processes to realize the expected value. Asset management deals with different areas. It must have a clear way to communicate inside and outside the organization because every sector plays a vital role in the whole. On the other hand, the SAMP must provide tools to manage physical assets' life cycle. Those tools need to be quantitative to be easily measured. On the other side, the SAMP must be aligned with the organization's objectives., This alignment is communicated to ensure that external and internal stakeholders, at all levels of the organization, understand why asset life cycle activities and asset management activities are implemented. While building a SAMP, it is fundamental that it can be measured with the use of tools such as Balanced Scorecard (BSC) with adequate Key Performance Indicators (KPIs) that can bring a quantitative approach that can easily measure the quality of the SAMP. While using BSC there are four perspectives: Financial, Customer, Internal Process, and Learning and Growth, which perfectly fit the SAMP requirements.
- Design and characterization of Ta and Sr ion doped tricalcium phosphate bioceramicPublication . Costa, Gabriel Flor Alves Rodrigues Barreira da; Silva, Abílio Manuel Pereira da; Winiecki, Mariusz; Fernandes, Natanael Filipe FerreiraWith the aging population, challenges in bone regeneration are becoming more frequent, creating the need for effective alternatives that improve well-being. A common solution is the use of metallic materials, such as titanium and stainless steel, in orthopedic and dental implants. However, these materials, despite their mechanical and biological qualities, can undergo ionic exchange (corrosion) and cause adverse reactions in tissues, such as metallosis. To mitigate these problems, the use of ceramics, such as tricalcium phosphate (TCP), has been explored as a substitute or metallic coating. TCP is valued for its bioactive, osteoinductive, and resorbable properties, facilitating osteoconduction. Doping TCP with metallic ions, such as strontium and tantalum, is an enhancement that promotes the function of osteoblasts, inhibits bone resorption, and increases mechanical strength and biocompatibility. In this work, samples of TCP doped with tantalum, strontium, and both were developed to evaluate their performance as bone substitutes and coatings. The characterization of the bioceramics demonstrates that the compositions exhibit promising properties. The incorporation of Sr alone significantly enhances the mechanical strength, increasing it from 7.6 MPa to 12.9 MPa. Additionally, the combined incorporation of Ta and Sr increases porosity from 24% to 34%, while maintaining cell viability close to 100% across all compositions. Furthermore, it is confirmed that all compositions are suitable for producing bioceramic coatings on titanium substrates.
- Intelligent Smart Wrist Band-based Health Monitoring of Car DriversPublication . Baiense, João Pedro da Silva; Velez, Fernando José da Silva; Pires, Ivan Miguel SerranoRoad accidents are often related to drivers’ psychological state and are frequently overlooked and dismissed. This includes the drivers’ mental health, which can be negatively affected by conditions such as stress, fatigue, and sadness. Emotional disturbances can impair driving abilities, posing significant risks to drivers and road users. Public health initiatives must focus on integrating innovative solutions to minimize fatalities and injuries. The Internet of Medical Things (IoMT) is a field of research that focuses on developing cost-effective nonintrusive new methods for assessing vital signs in non-clinical settings, such as homes and vehicles. The increasing use of these applications underscores the potential to address healthrelated road risks. Given the pressing concerns of road safety, this dissertation proposes the creation of an IoMT system that can revolutionize the driving experience. By introducing real-time monitoring of driver health, this system aims to address these challenges and significantly enhance road safety, a crucial need in our society. A systematic review, including the choice of thirtytwo relevant scientific publications on wearable devices for healthcare monitoring, was conducted to create a reliable system. The review utilized Natural Language Processing and the PRISMA methodology to analyze papers from various databases and considered population, methods, sensors, features, and communication protocols. The studies highlighted various hardware and software technologies used to enhance healthcare monitoring applications and the benefits and challenges associated with these applications, providing an overview of how to build an efficient system. Based on the results of the systematic review, the Driver Health System was proposed, integrating multiple layers with distinct roles to ensure efficiency and high performance. This dissertation proposes an innovative device for measuring the driver’s health data, integrating a comprehensive set of sensors and power management components to ensure reliable functionality. The device’s printed body encapsulates the PCB and battery, optimizing functionality and user comfort. The firmware developed for the device presented in this dissertation showcases the sensor drivers for photoplethysmography (PPG), accelerometer, barometric pressure, and fuel gauge sensors. The dissertation proposes a deep learning model designed to estimate the user’s heart rate by leveraging data from the PPG and accelerometer sensors. The model development involves multiple processing steps. Leaveone-session-out cross-validation and hyperparameter tuning techniques were employed for the model training and evaluation. The model achieved an outstanding Mean Absolute Error (MAE) of 3.450 ± 1.324 bpm and a Mean Squared Error (MSE) of 69.50 ± 93.57 bpm2 . The model was deployed in a custom WEB application for testing purposes. The dissertation describes the development of a custom mobile application for the Driver Health System, which offers crucial features such as intuitive real-time access to health status, device compatibility, power management, and integration of the heart rate estimation model to provide users with deeper insights into their health condition. This dissertation successfully enables a robust, innovative, real-time driver health monitoring solution. The Driver Health System represents a significant advancement at the intersection of healthcare industry and automotive sector. It aims to enhance road safety and establish a connected network that empowers to monitor and manage the drivers’ health effectively.
- Integration of an ADC on a RISC-V Softcore Implemented in an FPGAPublication . Farinha, Renato José dos Santos; Santo, António Eduardo Vitória do EspiritoWith the evolution of Industry 4.0, sensors have become essential to monitor and optimize many of today's systems. With the increase in the number of sensors, they need to become more energy efficient, reduce their size, and improve processing capacity. Thus, different approaches are sought to meet the previous objectives. Currently, sensors are designed for a specific purpose, and after production, it is impossible to add or change their characteristics. This dissertation adopts a different approach to the designing a sensor using an FPGA, enabling reconfiguration and expansion for new functionalities. For code execution, it utilizes RISC-V, an ISA capable of running C code. RISC-V’s open source architecture facilitates accessibility and modification by anyone. It provides a set of base instructions with additional extensions, giving users flexibility in developing their projects. The FPGA's native XADC is used for measurement, with features that allow different operating modes.
- Proposta de Funcionamento de uma Comunidade de Energia RenovávelPublication . Gonçalves, Pedro Filipe Melão; Calado, Maria do Rosario AlvesÀ medida que o mundo enfrenta desafios urgentes relacionados com as mudanças climáticas e com a transição energética para fontes de energia renováveis, as Comunidades de Energia emergem como uma abordagem inovadora e promissora para promover a produção e o consumo local de energia limpa de forma descentralizada. Este trabalho foca-se no estudo e implementação de uma Comunidade de Energia, utilizando fontes renováveis como solar e eólica, para promover a sustentabilidade energética. A pesquisa inclui uma revisão abrangente da literatura sobre políticas energéticas globais e o papel das Comunidades de Energia na redução das emissões de carbono. Através de uma simulação em MATLAB, foi modelada a gestão e transferência de energia entre várias instalações, considerando a geração de energia solar e eólica, o consumo, o armazenamento em baterias, e a transferência de energia excedente. Os resultados destacam a eficácia das Comunidades de Energia em otimizar o uso de recursos renováveis e em promover a autossuficiência energética, demonstrando o potencial de tais sistemas em um contexto de transição energética global. Este trabalho contribui para o entendimento do papel vital das Comunidades de Energia na construção de um futuro energético mais sustentável e menos dependente de fontes de energia fósseis.