Projeto de um sistema de conversor multinível para painéis fotovoltaicos

A produção de energia elétrica a partir de fontes de energia renovável está gradualmente a ser uma alternativa à energia produzida a partir de combustíveis fósseis. A técnica de conversão dessas mesmas energias para energia elétrica, para entrega na Rede de Energia Elétrica (REE), é cada vez mais estudada para que se obtenha uma maior eficiência assim como qualidade. Neste trabalho desenvolve-se um projeto de conversão de energia fotovoltaica, para produção de energia elétrica para a rede utilizando um conversor multinível, otimizando a transferência de potência assim como melhorando a forma da corrente AC. A conversão multinível é uma topologia que tem algumas vantagens relativamente à topologia de 2 níveis, permitindo trabalhar com níveis de tensão mais elevados, melhorando a qualidade de energia. O conversor multinível de díodos ligados ao ponto neutro utiliza condensadores para criar os níveis de tensão, que neste trabalho vão ser usados para ligar os painéis, otimizando a transferência de potência. Aplica-se um método de controlo das correntes AC para terem a forma a alternada e sinusoidal e em fase com a tensão da rede. Os resultados experimentais mostram que a utilização do algoritmo de procura do ponto de máxima potência dos painéis permitem a extrair a máxima potência, de acordo com as condições de irradiação solar e temperatura dos painéis.

Estudo do perfil bioquímico da população hemodialisada diabética da Região da Madeira

A Diabetes Mellitus, em especial a do tipo 2, é uma das causas mais frequentes na insuficiência  renal crónica, e uma das diversas complicações que podem ocorrer num individuo diabético é a  nefropatia diabética. A nefropatia diabética é uma doença que se caracteriza pela falência renal  e leva a que alguns dos pacientes com esta doença tenham de realizar o tratamento de  hemodiálise. O objectivo principal deste estudo foi a caracterização do perfil bioquímico da  população hemodialisada diabética e não diabética. Realizou‐se um estudo retrospectivo a  doentes que realizaram hemodiálise, no período de Novembro de 2004 a Julho de 2005, na  Unidade de Hemodiálise do Hospital dos Marmeleiros do Centro Hospitalar do Funchal e na  Nefromar, Unidade de Hemodiálise da Clínica de Santa Catarina.  Este estudo envolveu uma amostragem de 267, em que 115 eram hemodialisados com os  níveis da glicose inferiores a 150 mg/dl, constituindo o GTND, 60 eram hemodialisados com  níveis  de  glicose  iguais  ou  superiores  a  150  mg/dl,  constituindo  o  GTD  e,  finalmente,  os  restantes  92  indivíduos  saudáveis  e  que  não  realizam  hemodiálise,  o  GC.  Os  parâmetros  analisados foram a creatinina, a ureia, a glicose, as proteínas totais, a albumina, o colesterol, o  HDL‐c, LDL‐c e triglicerídeos, o sódio, o potássio e o cloro.  A análise dos parâmetros bioquímicos revelou uma maior frequência de hemodialisados no  sexo masculino, com idades superiores aos sessenta anos, o que está de acordo com estudos  efectuados anteriormente.  Os resultados mostraram que os parâmetros creatinina e ureia, são os que apresentam mais  alterações  nos  doentes  hemodialisados,  devido  terem  sido  determinados  em  pré‐diálise.  Verificou‐se que os níveis colesterol total, de LDL‐c e os triglicerídeos são mais elevados nos  grupos teste, em especial no GTD.   Das análises de correlações verificou‐se haver uma relação entre a glicose e os níveis elevados  de colesterol, LDL‐c e triglicerídeos e também com os níveis baixos de HDL‐c.Os restantes  parâmetros analisados com a excepção da glicose, não mostraram diferenças significativas  entre os grupos em estudo 

Sistema sensor em fibra ótica para deteção de gás

O presente trabalho descreve duas técnicas de deteção de gás baseadas em fibra ótica e apresenta dois sistemas sensores testados em ambiente laboratorial, usando técnicas de processamento de sinal usualmente associadas à espetroscopia de absorção. O estudo inicial do estado da arte dos sensores baseados em fibra ótica para a deteção de gases apresenta soluções com elevada seletividade, sensibilidade e resolução que permitem tempos de resposta curtos e esquemas de multiplexagem versáteis. A técnica de espetroscopia de absorção direta (DAS) permite a deteção de gases de forma simples e com alguma eficácia, mas com uma baixa relação-sinal-ruido. A espetroscopia por modulação de comprimento de onda (WMS) é uma técnica muito eficaz e de elevada sensibilidade para a deteção de gases, dado que a deteção é deslocada para frequências afastadas do ruído base, melhorando significativamente a relação-sinal-ruído. Estas técnicas foram escolhidas para a implementação de dois sistemas optoeletrónicos, totalmente controlados pelas respetivas aplicações em LabVIEW para a deteção e monitorização de amónia (NH3), dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4). O trabalho é finalizado com a caraterização laboratorial dos sistemas e avaliação do desempenho, permitindo a otimização dos sistemas e técnicas implementados. De referir que o trabalho realizado nas instalações da Unidade de Optoeletrónica e Sistemas Eletrónicos (UOSE) do Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores (INESC), Tecnologia e Ciência (TEC), laboratório associado coordenado pelo INESC Porto, permitiu, excelentes condições de trabalho, essenciais para implementar de forma prática os diversos conceitos estudados, bem como testar e caraterizar todos os sistemas desenvolvidos em ambiente laboratorial. O trabalho desenvolvido enquadra-se no âmbito do projeto europeu ECOAL-MGT (Gestão ecológica de pilhas de resíduos de carvão), que será implementado para monitorização remota de parâmetros fundamentais de uma escombreira de carvão em auto-combustão em S.ºPedro da Cova, Portugal.

Módulos de alojamento temporário: estado da arte e estudo de soluções

A engenharia civil sempre foi responsável por criar soluções de alojamento nas mais diversas situações. Ao longo deste trabalho, a realidade do alojamento temporário é estudada nos contextos das catástrofes naturais e campismo em festivais (tendo este último a maior preocupação), sendo feita uma descrição do modo como as pessoas costumam lidar com o alojamento temporário – de forma a entender quais os requisitos essenciais. É efetuada uma análise ao enquadramento legal aplicável a soluções de alojamento temporário que vão além das simples tendas e são inventariadas as várias soluções atualmente prototipadas ou produzidas em série idealizadas para o contexto de alojamento em caso de catástrofes. São apresentadas duas soluções de alojamento (uma em betão e outra em estrutura metálica) devidamente dimensionadas e ponderadas quanto à sua funcionalidade em festivais de Verão. No final, é feita uma comparação entre as melhores soluções já existentes e as duas soluções propostas, bem como um levantamento da opinião dos potenciais utilizadores através de um inquérito.

História concisa das linhagens de DNA mitocondrial de uma população de judeus curdos através da análise da sua região controlo

O povo curdo, oriundo do Médio Oriente, é constituído por cerca de 36 milhões de indivíduos, dispersos por quatro países diferentes: a Turquia, o Irão, o Iraque e a Síria. Não obstante as suas diversas origens étnicas, a linguagem e a cultura estão intimamente relacionadas com a população persa (correspondente à região do atual Irão). Neste estudo foi traçado o perfil genético da linhagem materna desta população de que professa a religião judaica através da análise da região controlo do DNA mitocondrial (DNAmt) e, posteriormente, comparado com outras populações da Europa, de África e do Médio Oriente, bem como com demais populações judaicas. Identificou-se uma elevada diversidade genética com a prevalência dos haplogrupos mitocondriais H, J1 e N1, comuns do Médio Oriente. A pesquisa por uma possível relação genética entre esta população de judeus curdos com outras populações relevantes discriminadas na literatura apontou para uma relação mais próxima com as populações da Bulgária, do Irão e do Azerbaijão e com os judeus da mesma região do que com as demais populações do Médio Oriente. Os presentes resultados sugerem que o povo curdo judeu conseguiu manter ao longo do tempo um certo isolamento genético relativamente às influências de populações circundantes.

Resíduos da indústria agro-alimentar como possíveis fontes de ácido ferúlico

A indústria agro-alimentar produz anualmente uma grande quantidade de subprodutos, ainda tratados como desperdício. A indústria cervejeira, em particular, está associada à produção de vários resíduos, entre os quais o bagaço de malte, também designado bagaço de cerveja ou dreche. Sendo produzida numa razão de 20 kg por cada 100 litros de cerveja, só na Ilha da Madeira a produção de dreche ultrapassa as 2000 toneladas/ano. O presente trabalho foi realizado com o intuito de estudar a utilização da dreche como material de partida para a extracção de ácido ferúlico, um ácido hidroxicinâmico com elevada bioactividade e aplicações. A caracterização físico-química da dreche permitiu determinar um teor de humidade de aproximadamente 70% e um teor de cinzas de cerca de 3,6%. A distribuição granulométrica da dreche seca, revelou que cerca de 70% das partículas que a constituem têm dimensão entre 1 e 0,25 mm. A extracção com acetona produziu um extracto contendo 5 compostos de natureza fenólica, determinados por LC-MS. A hidrólise alcalina – uma das técnicas que permitem a extracção de compostos como o ácido ferúlico a partir de matrizes lenhocelulósicas – foi estudada em amostras de dreche submetidas a tratamento prévio. O pré-tratamento com ácido diluído demonstrou ser eficiente na extracção do ácido ferúlico a partir da dreche. A extracção em autoclave mostrou ser eficiente na extracção do ácido ferúlico [0,28% (m/m)] e uma simplificação do procedimento posterior à reacção de hidrólise alcalina fez aumentar o rendimento de extracção em cerca de 84%, comparativamente ao procedimento habitual. As condições óptimas de hidrólise alcalina em tubos autopressurizados aconteceram a 120 ºC, por 1,5 horas, num rácio de 20 mL/g e NaOH (1,5%). O processo de purificação do ácido ferúlico extraído por adsorção numa resina sintética resultou em percentagens de adsorção de 90,83% e de dessorção em torno dos 68,70%.

Madeira wine vinification process: analysis and control

The present study was done in collaboration with J. Faria e Filhos company, a Madeira wine producer, and its main goal was to fully characterize three wines produced during 2014 harvest and identify possible improving points in the winemaking process. The winemaking process was followed during 4 weeks, being registered the amounts of grapes received, the fermentation temperatures, the time at which fermentation was stopped and evolution of must densities until the fortification time. The characterization of musts and wines was done in terms of density, total and volatile acidity, alcohol content, pH, total of polyphenol, organic acids composition, sugars concentration and the volatile profile. Also, it was developed and validated an analytical methodology to quantify the volatile fatty acids, namely using SPME-GC-MS. Briefly, the following key features were obtained for the latter methodology: linearity (R2=0.999) e high sensitivity (LOD =0.026-0.068 mg/L), suitable precision (repeatability and reproducibility lower than 8,5%) and good recoveries (103,11-119,46%). The results reveal that fermentation temperatures should be controlled in a more strictly manner, in order to ensure a better balance in proportion of some volatile compounds, namely the esters and higher alcohols and to minimize the concentration of some volatiles, namely hexanoic, octanoic and decanoic acids, that when above their odours threshold are not positive for the wine aroma. Also, regarding the moment to stop the fermentation, it was verified that it can be introduced changes which can also be benefit to guarantee the tipicity of Madeira wine bouquet.

Estudo da composição e das propriedades bioactivas de plantas produtoras de bagas

O consumo de frutas e vegetais tem sido associado à prevenção de várias doenças crónicas, nomeadamente doenças cardiovasculares, diabetes, cancro e outras que envolvam processos inflamatórios. As bagas destacam-se pelo seu elevado conteúdo em polifenóis, cujas propriedades antioxidantes contribuem para a manutenção da saúde humana. O presente trabalho teve como alvo de estudo as diferentes partes morfológicas (bagas e folhas) de espécies produtoras de bagas, nomeadamente Elaeagnus umbellata, a Rubus grandofolius, a Sambucus lancolata, a Vaccinium padifolium e a Vaccinium cylindraceum, tendo em vista a sua valorização como produtos alimentares e/ou nutracêuticos. A caracterização físico-química destas espécies permitiu determinar que o teor total de sólidos solúveis (TSS) das bagas varia de 4,4 a 16,5 °Brix. As bagas demonstraram ser a parte morfológica com teor de humidade mais elevado. A análise do perfil fenólico por HPLC-DAD-ESI/MSn, no modo negativo, dos extractos metanólicos mostrou que as folhas apresentam maior conteúdo de compostos fenólicos, comparativamente às bagas. Os ácidos hidroxicinâmicos (derivados dos ácidos cafeicos, cumárico e ferúlico), os ácidos cafeoilquínicos, bem como os flavonóis-O-glicosilados (derivados da quercetina e canferol) predominam nestas espécies. A análise pelo modo positivo permitiu a identificação de antocianinas glicosiladas (delfinidina, cianidina, petunidina, peonidina e malvidina) nas bagas e folhas jovens da espécie Vaccinium padifolium. Os ensaios in vitro de simulação da digestão gastrointestinal permitiram compreender a sua influência na actividade antioxidante dos extractos. Após a digestão, as folhas continuam a apresentar maior capacidade antioxidante do que as bagas. Adicionalmente, concluiu-se que as enzimas presentes neste processo têm menor influência do que o pH e a força iónica dos sucos digestivos. O estudo do efeito inibitório in vitro dos extractos sobre a actividade de enzimas responsáveis pelo metabolismo dos hidratos de carbono permitiu determinar que os viii Joana Pinto (2016) extractos foram mais eficientes na inibição da actividade da α-glucosidase do que na inibição da actividade da α-amilase.

Metodologias de determinação de alturas de onda para dimensionamento de obras marítimas

O clima marítimo ao longo da costa da Região Autónoma da Madeira (RAM) apresenta algumas diferenças, sendo para isso fundamental efetuar uma análise das características oceanográficas e geotécnicas do Arquipélago da Madeira. A referida análise tem como pressuposto retratar, o mais fiável possível, as diferenças, incidindo especialmente nos Portos do Funchal, Caniçal, Porto Moniz e Porto Santo. A caracterização e simulação da propagação da agitação marítima, aplicada a estruturas portuárias da RAM, representam o cerne desta dissertação, sendo os seus objetivos primordiais: a definição da onda de projeto de uma obra marítima; a descrição da metodologia de determinação de estimativas de longo prazo; a análise comparativa; a definição de metodologias de cálculo e a aplicação a registos da costa da RAM. Numa primeira fase procedeu-se à recolha de informação bibliográfica e de todos os registos informáticos disponibilizados pelas identidades responsáveis, nomeadamente a Administração dos Portos da Região Autónoma da Madeira (APRAM). Posteriormente efetuou-se um registo fotográfico das estruturas portuárias de modo a poder enquadra-las geograficamente na região. Com recurso aos dados fornecidos pela APRAM e a folhas de cálculo desenvolvidas no programa Microsoft Excel foi possível efetuar uma análise das alturas de onda significativa, do período de pico e da direção de ocorrência, por forma a poder caracterizar a agitação marítima que ocorre em cada um dos locais alvo deste estudo, sendo esta complementada pela análise das variáveis oceanográficas através do programa Carol. O passo seguinte incidiu sobre a análise da propagação da agitação marítima em cada um dos locais analisados, com recurso ao programa Mopla e à caracterização supracitada, por forma a conseguir definir a altura de onda que ocorre na estrutura portuária em causa. Como tarefa final são expostas as principais conclusões, algumas considerações finais e alguns objetivos que deveriam ser alcançados num futuro próximo.

Avaliação de nova estratégia extrativa, baseada em NTDs, combinada com dados de análise cromatigráfica e quimiométrica para a deteção de biomarcadores de diferentes tipos de cancro

A elevada incidência e mortalidade mundiais associadas ao cancro justificam o desenvolvimento e implementação de estratégias eficazes e não-invasivas conducentes a um diagnóstico precoce. Neste contexto, pretendeu-se avaliar a performance de uma metodologia inovadora, a microextração por “needle trap” (NTME), na extração de metabolitos voláteis (VOMs) da urina de pacientes oncológicos com diferentes tipos de cancro - cólon, pulmão e mama, e de indivíduos saudáveis, com a finalidade de identificar um conjunto de VOMs potenciais biomarcadores dos diferentes tipos cancros em estudo. De modo a maximizar a eficiência da extração dos VOMs, foram otimizados diferentes parâmetros experimentais, nomeadamente a natureza do sorvente, a temperatura, o tempo de equilíbrio, o volume de headspace, a força iónica, o pH do meio e o volume e a agitação da amostra. Usando como sorvente o DVB/Car1000/CarX, os melhores resultados foram obtidos com 4 mL de urina acidificada (pH= 2), 20% NaCl, 40 mL de headspace e 40 min de equilíbrio a 50 °C. Foi ainda avaliada a estabilidade dos VOMs no sorvente até 72 h após a extração. Nos quatro grupos em estudo foram identificados, por GC-MS, 259 VOMs pertencentes a diversas famílias químicas, nomeadamente cetonas, compostos sulfurados, furânicos e terpénicos. A matriz de dados obtida para cada grupo em estudo foi submetida a análise discriminante, usando o método dos mínimos quadrados parciais (PLS-DA), que resultou em clusters distintos diferenciadores de cada grupo. A aplicabilidade do modelo foi avaliada através do método de classificação SIMCA (modelagem suave e independente de analogias de classe), com elevadas taxas de classificação, sensibilidade e especificidade. Este foi o primeiro estudo usando NTME para o estabelecimento do padrão volatómico da urina. Os resultados obtidos revelam-se muito promissores originando perfis voláteis de maior expressividade, mais completos e abrangentes, que os obtidos usando metodologias de referência.

Engenharia natural na estabilização de taludes

Na presente dissertação é feita uma abordagem da problemática associada à instabilidade de taludes, destacando-se as técnicas de engenharia natural usadas para o controlo de situações de instabilidade e de movimentos de vertentes. A ilha da Madeira, devido à sua morfologia, características geológicas e episódios de precipitação intensa, revela uma enorme tendência à ocorrência destes movimentos. Como prevenção à instabilidade de um talude é essencial proceder ao levantamento de vários métodos de monotorização e estabilização, assim como definir os riscos associados aos movimentos de vertentes, identificando os seus diferentes tipos e como se iniciam. O trabalho apresentado nesta dissertação tem como objetivos: identificar e tipificar os principais problemas dos taludes e encostas; identificar os aspetos mais importantes do conhecimento das técnicas de reabilitação de taludes e encostas; propor uma metodologia geral de intervenção na reabilitação dos taludes; propor medidas de intervenção e melhoria dos taludes e encostas e, por fim, verificar a aplicabilidade das medidas e metodologias propostas em estudos de casos. No que concerne aos estudos de caso, estes englobaram três ocorrências de deslizamento em áreas destintas do concelho de São Vicente. Procedeu-se ao levantamento da caracterização geral de campo, estudos prévios e projeto de execução de cada uma das áreas a intervencionar. Procurou-se uma técnica de engenharia natural que fosse ao encontro das necessidades dos terrenos em questão, tentando sempre enquadrar as soluções paisagísticas no meio envolvente. Os sistemas vivos a aplicar nas diferentes áreas de estudo, tiveram em conta a localização de São Vicente em plena Floresta Laurissilva tendo-se, ainda, especial cuidado na seleção de espécies endémicas da região.

Enrichment of bioactive compounds in microalgae for aquaculture

Microalgae are promising microorganisms for the production of food and fine chemicals. Several species of microalgae are used in aquaculture with the purpose of transfer bioactive compounds up to the aquatic food chain. The main objective of this project was to develop a stress–inducement strategy in order to enhance the biochemical productivity of Nannochloropsis gaditana, Rhodomonas marina and Isochrysis sp. for aquaculture purposes having in account their growth and organizational differences. In this regard, two experiments were design: the first one consisted on the alteration of overall nutrient availabilities in growth medium; and the second one comprised changes in nitrogen and sulfur concentrations maintaining the concentrations of the other nutrients present in a commercial growth medium (Nutribloom plus), which is frequently used in aquaculture. Microalgae dried biomass was characterized biochemically and elemental analysis was also performed for all samples. In first experimental design: linear trends between nutrient availability in growth media and microalgae protein content were obtained; optimum productivities of eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic acids (DHA) were attained for both R. marina and N. gaditana in growth media enriched with 1000 L L-1 of nutrient solution whereas for Isochrysis sp. the double of Nutribloom plus was needed; the decrease of glucans and total monosaccharides with nutrient availability for R. marina and Isochrysis sp. showed the occurrence of a possible depletion of carbohydrates towards lipids and proteins biosynthesis. Second experimental desing: N. gaditana exhibited the highest variation in their biochemical composition against the applied perturbation; variations observed for microalgae in their biochemical composition were reflected in their elemental stoichiometry; in N. gaditana the highest nitrogen concentrations lead to overall maximum productivities of the biochemical parameters. The results of the present work show two stress-inducement strategies for microalgae that may constitute a base for further investigations on their biochemical enhancement.

De touch: extending service channels in an airport through touch technologies

This project aimed to create a communication and interaction channel between Madeira Airport and its passengers. We used the pre-existent touch enabled screens at the terminal since their potential was not being utilised to their full capacity. To achieve our goal, we have followed an agile strategy to create a testable prototype and take advantages of its results. The developed prototype is based on a plugin architecture turning it into a maintainable and highly customisable system. The collected usage data suggests that we have achieved the initially defined goals. There is no doubt that this new interaction channel is an improvement regarding the provided services and, supported by the usage data, there is an opportunity to explore additional developments to the channel.

Sistema de monitorização de defeitos na rede de energia elétrica de média tensão

Nesta dissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica – Telecomunicações desenvolveu-se um sistema de monitorização de defeitos de uma rede de energia elétrica de média tensão, para melhorar a qualidade de serviço do fornecimento de energia elétrica. O sistema deteta e indica a localização da respetiva falha, que impede o funcionamento de uma parte da rede, também interliga todos os sensores instalados na rede a um ponto central que recebe toda a informação proveniente dos sensores, e ajuda na tomada de decisão. Neste trabalho de dissertação fez-se o estudo e descrição das redes de energia elétrica, realçando a topologia, o modo de operação e parâmetros de qualidade. Assinalou-se também os principais defeitos que podem ocorrer na rede de média tensão. Apresentou-se, ao nível comercial, soluções para mitigar o problema alvo de estudo. Explorou-se, num ambiente de simulação, soluções de deteção dos defeitos da rede, tendo sido desenvolvidos três sistemas distintos: sistema A, sistema B e sistema C. Sistema A que monitoriza o valor nominal da corrente elétrica em cada troço da rede elétrica, sistema B com a monitorização do valor da corrente elétrica em cada posto de transformação e sistema C que compara as correntes no inicio e final de cada troço da rede elétrica, verificando se há alguma discrepância entre ambas. Após a análise e simulação das soluções descreve-se o procedimento realizado para criar um protótipo de um sistema de monitorização. Começou-se por testar, individualmente, os sensores de corrente, circuito de condicionamento, microcontroladores e sistema Scada, usado para a visualização dos dados. Posteriormente, elaborou-se manuais de utilização de forma a auxiliar o sistema em trabalhos futuros que venham dar continuidade a este trabalho. Para validar a análise teórica e confirmar os resultados da simulação, testou-se experimentalmente o sistema de deteção C. Confirmou-se que o sistema de monitorização de defeitos é capaz de detetar e localizar a avaria presente na rede de energia elétrica.