Soluções de transporte ferroviário: simulação de marcha e de tráfego de veículos de tração diesel e elétrica

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Consumo energético e eficiência da marcha com dois modelos de joelhos protésicos: estudo de caso

Introdução – Os componentes protésicos têm um papel fundamental na eficiência energética da marcha dos indivíduos amputados. Esta é uma área de conhecimento ainda em desenvolvimento, onde a investigação desempenha um papel central. Objectivos – Comparar e analisar o efeito de dois joelhos protésicos, 3R34, monocêntrico modular, de fricção constante, com auxiliar de extensão incorporado (A) e 3R92, monocêntrico modular, com travão de fricção e controlo pneumático da fase de balanço (B) no consumo energético e eficiência da marcha. Metodologia – Um indivíduo do sexo masculino de 27 anos, com amputação transfemural longa, foi sujeito a um protocolo submáximo de avaliação da resposta ao exercício em passadeira rolante (H/P/Cosmos(R) Mercury), através de um sistema de análise de gases breath‑by‑breath (Cosmed Quark PFT Ergo). Foi efetuado o mesmo protocolo com intervalo de dois dias, primeiro utilizando o joelho A e depois o B. As variáveis analisadas foram o consumo de O2 (VO2), o equivalente metabólico (MET) e a eficiência energética da marcha (Quociente de VO2 esperado de um individuo saudável e o VO2 do individuo em estudo). O esforço percecionado foi medido com a escala RPE de Borg. Resultados – O consumo energético com o joelho A (24,2 ml O2/kg/min; 6,9 MET) foi inferior ao obtido com o joelho B (28,68 ml O2/kg/min; 8,2 MET). A eficiência energética da marcha foi mais elevada para o joelho A (43%) do que para o joelho B (39%). Conclusão – A utilização do joelho A na prótese do indivíduo em estudo resulta numa marcha de menor consumo energético e maior eficiência. No entanto, este valor poderá estar influenciado pelo curto período de adaptação ao joelho B, sendo necessários mais estudos para confirmar os resultados do estudo e a influência deste fator. ABSTRACT - Background – Prosthetic components have a crucial role in the energy efficiency of amputee’s gait. This is an area of knowledge still in development, where research plays a central role. Objective – The purpose of this case study is to compare the impact in energy consumption of two prosthetic knees, titanium single‑axis constant friction knee joint with internal extension assist, 3R34 (A) and a single‑axis pneumatic swing phase control, 3R92 (B). Methodology – The participant was a transtibial amputee, male, with 27 years old, with no other clinical or functional impairments. To measure the energy expenditure a submaximal treadmill (H/P/Cosmos(R) Mercury) exercise stress test combined with a breath‑by‑breath analysis system (Cosmed Quark PFT Ergo) was used. The same test was applied to both knees, separated by two days. The analyzed variables were O2 consumption (VO2), metabolic equivalent (MET) and gait efficiency (VO2 ratio expected from a healthy individual and the studied individual). A rate of perceived exertion (Borg’s Scale) was used. Results – The results were favorable to knee A (24.2 ml O2/kg/min; 6.9 MET, 43% efficiency) compared with knee B (28.68 ml O2/kg/min; 8.2 MET, 39% efficiency). Conclusion – In this case, a less energy consumption gait corresponds to the prosthesis with knee A. These values may be influenced by the short adaptation period with knee B, so it’s necessary to perform more studies to confirm the previous results and to understand the truly impact of correct adaptation factor to the best prosthetics components for different patients.

Efeitos de um programa baseado em tarefas orientadas na competência de marcha em indivíduos com acidente vascular cerebral

Mestrado em Fisioterapia.

Previsão de diagramas de carga via Holt-Winters com três sazonalidades

Dissertação para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Energia

Avaliação da força de preensão da mão, força dos membros inferiores e capacidade funcional em idosos activos e sedentários

Introdução: A prática de exercício físico regular tem impacto na melhoria da aptidão física global dos idosos. Objectivos: O objectivo deste estudo descritivo foi analisar se a prática de exercício físico regular influencia a força de preensão global da mão, a força dos membros inferiores e a capacidade funcional em indivíduos residentes no concelho de Loures, com idade superior a 60 anos de idade. Metodologia: Através de um questionário de caracterização da população foi seleccionada, uma amostra de 60 indivíduos habitantes do concelho de Loures (de idades entre 60 e 91 anos), dos quais 30 praticam exercício físico regular e 30 não praticam qualquer tipo de exercício físico. A força de preensão da mão foi avaliada através de um dinamómetro portátil, a força dos membros inferiores através do teste de sentar e levantar da cadeira (TSLC), a capacidade funcional através do teste de 6 minutos de marcha (T6MM) e a percepção subjectiva de esforço (RPE), segundo a escala de Borg. Resultados: Para esta amostra concluiu-se que a prática regular de actividade física influencia o Peak Force (PF) da mão direita (p=0,037), o PF da mão esquerda (p=0,022), a Endurance (ED) da mão esquerda (p=0,017), o número de execuções correctas no TSLC (p=0,00), a distância total percorrida no T6MM (p=0,00) e a RPE durante o T6MM (p=0,00). O Time to Peak (TTP) da mão direita e esquerda (p=0,574 e 0,630, respectivamente) não apresentam diferenças significativas entre os grupos, bem como a ED da mão direita (p=0,219). Conclusão: poderá concluir-se que a prática de exercício físico, nesta amostra, contribui para uma melhor aptidão física que permite uma maior performance a nível da capacidade funcional e da força com menores índices de fadigabilidade.

Exercício físico e claudicação intermitente: eficácia de um programa domiciliário

A arteriopatia periférica (AP) é uma doença com uma prevalência relativamente alta na população em geral. Entre 12% a 20% dos atingidos têm idade superior a 60 anos e apresentam sintomas clínicos, como claudicação intermitente (CI), dor, perda de força e incapacidade funcional. Vários autores referem os efeitos benéficos de um programa de exercício físico nas consequências funcionais da AP. O objectivo deste estudo foi o de verificar o efeito de um programa de exercício físico domiciliário supervisionado (PD) em indivíduos com CI por arteriopatia periférica do membro inferior (APMI) e determinar o número médio de passos diários nesta população. Participaram no estudo 14 indivíduos (idade média 72,4±6,7 anos) com CI. O PD consistiu na execução diária de três exercícios musculares para os membros inferiores (MI) e uma caminhada, durante 8 semanas. Através do teste de 6 minutos de marcha, avaliamos a distância de claudicação (DC) (até ao início da dor), distância máxima de marcha (DMM) (até à dor incapacitante) e a capacidade funcional (CF). Avaliamos ainda a intensidade de esforço percebida (IEP) com CR10 de Borg e o número máximo de repetições de elevação dos calcanhares (NREC). Os resultados mostram aumento da DC (178,8±75,5 vs 259,6±116,7; p=0,01), DMM (255,7±104,4 vs 326,5±137,9; p=0,008), CF (299,1±115,1 vs 389,6±102,1; p=0,000) e NREC (42,1±14,7 vs 59,9±21,6; p=0,002) e diminuição da IEP (3,1±1,1 vs 2,6±0,6). O número de passos percorridos e observados com um podómetro foi de 4990±1872 passos por dia. Conclusões – Um PD com supervisão semanal, tendo como base uma caminhada e exercícios musculares para os MI, mostrou ser eficaz na melhoria dos sintomas de CI destes pacientes.

Paramiloidose, transplante hepático e força muscular: qual a relação?

Paramiloidose - Doença hereditária autossómica dominante, de evolução crónica e progressiva, envolve predominantemente os membros inferiores, conduzindo à diminuição da força muscular e da sensibilidade e ao compromisso da marcha. Objectivos do estudo: 1. Avaliar os níveis de força máxima do quadricípete em sujeitos submetidos a transplante hepático (TH) por PAF, antes do TH, à data da alta, 3 meses após o TH, 6 meses após o TH, 1 ano após o TH; 2. Comprovar quantitativamente a eventual recuperação da força muscular; 3. Inferir os benefícios de actividade física/estilos de vida mais activos no pós-TH de doentes com PAF.

RBIM - Inspecção e manutenção baseada no risco

Esta dissertação aborda uma das metodologias mais recentes na área da Manutenção e Inspecção, a RBIM. Esta metodologia centra-se no risco que uma determinada instalação ou componente representa para a Saúde, a Segurança, o Ambiente e os seus custos. Efectua-se um resumo histórico da Manutenção desde o início do século XX, resumindo-se as metodologias de manutenção mais importantes. A metodologia RBIM analisa o risco tendo em consideração a probabilidade de falha e as consequências de falha, que são combinadas numa matriz, designada matriz de risco. A probabilidade de falha (PoF) é a frequência da ocorrência de um determinado acontecimento por ano, que pode ser avaliada qualitativamente ou quantitativamente, apresentando-se um quadro com quatro abordagens de avaliação da PoF. A consequência de falha (CoF) é o resultado de um acontecimento ou ocorrência. As consequências podem afectar a Saúde, a Segurança, o Ambiente e a Economia. A CoF, para cada um dos sectores, pode ser, à imagem da PoF, avaliada qualitativamente ou qualitativamente. Uma avaliação de risco pode ser efectuada de três abordagens diferentes, qualitativa, semi-qualitativa e quantitativa, conforme o nível de precisão desejado. Independentemente do nível de precisão, uma avaliação RBIM deve seguir um procedimento estabelecido. O projecto RIMAP apresenta um procedimento onde constam a análise preliminar, recolha e validação de dados, análise de risco multicritério, decisão e plano de acção, a implementação e a avaliação da eficiência. A metodologia RBIM tem muitos dos conceitos constantes na metodologia RCM, como a FMECA e árvore de falhas. As duas fazem uso de diagramas lógicos para a identificação de falhas, e implicam a necessidade de existir uma equipa multidisciplinar para avaliação. Para se dar uma ideia mais clara da aplicação da metodologia RBIM, descreve-se uma instalação pertencente à FAP onde se aplicará uma avaliação de risco segundo o DRAFT DOC API .

Desenvolvimento da prótese biomecânica do joelho

Este trabalho teve como objectivo o desenvolvimento em computador de uma prótese transfemural para amputados acima do joelho. A prótese desenvolvida replica a geometria conhecida do movimento de rotação no joelho, possui também um cilindro de amortecimento hidráulico, de modo a proporcionar um movimento mais próximo do fisiológico natural. Deste modo garante-se mais estabilidade nas fases de apoio, e maior segurança e conforto aos amputados durante a sua marcha no dia-a-dia. Para desenvolver a prótese realizou-se a modelação computacional da prótese transfemural no SolidWorks 2008. Para obtenção do movimento humano utilizou-se valores de deslocamentos lineares e angulares dos membros inferiores obtidos no Laboratório da biomecânica “MovLab” da Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias. Para captura do movimento utilizou-se o sistema Vicon de captura de imagem e processamento da cinemática do movimento. Foram registados os valores da força de contacto na passada, através do uso de uma plataforma de forças. Com base no modelo desenvolvido foram realizadas várias simulações de dinâmica inversa, sendo criado dois modelos biomecânico correspondentes a uma pessoa com e sem amputação. Utilizando o movimento capturado por vídeo de uma pessoa a Andar Normal, a Correr e a Saltar, comparou-se os resultados obtidos nas simulações com os valores medidos em laboratório. Para as diferentes simulações os valores obtidos de picos máximos das forças tiveram magnitudes bastantes próximas dos valores obtidos em laboratório, o que indica que a metodologia desenvolvida durante este trabalho representa um bom modelo para estudo e desenvolvimento de próteses.

Projecto de estrutura metálica: análise de diferentes soluções estruturais

Neste trabalho faz-se uma análise comparativa de duas soluções para um pórtico metálico com travessas inclinadas. Nesta análise estrutural são utilizadas diversas ferramentas informáticas específicas. Com estas ferramentas procede-se à aplicação do método de cálculo por elementos finitos para este caso específico. Uma aplicação teórica do método energético é aplicada, procurando-se assim a validação dos resultados obtidos pelas aplicações informáticas. Com uma introdução teórica à mecânica dos materiais, procura-se a sustentação deste trabalho. A aplicação do Eurocódigo é efectuada em toda a extensão deste trabalho. Uma abordagem sobre este código e a sua aplicação é realizada. Para a definição de cargas a aplicar foi elaborada uma folha de cálculo numa aplicação informática de manipulação simbólica. È realizada uma análise comparativa entre um pórtico realizado com perfis de secção aberta e o mesmo pórtico com perfis de secção fechada. A distribuição de tensões ao longo do elemento estrutural é evidenciada através de diagramas. Os estados limite da estrutura são determinados.

Avaliação funcional do doente respiratório crónico: testes de exercício

Testes de exercício - Teste de marcha de 6 minutos e teste de exercício cardio-pulmonar (indicações e contra-indicações, protocolos, interpretação).

Processos de trans-nacionalização da linguagem publicitária. Não basta colocar as campanhas publicitárias internacionais no ar. É necessário que os conceitos criativos possam “voar”.

Este artigo analisa a questão da trans-nacionalização da linguagem publicitária e da sua eficácia. O mundo actual está num processo de grande transformação social e dele emerge um novo paradigma da comunicação comercial. A trans-nacionalização da linguagem publicitária põe em marcha dois processos paralelos. Por um lado, contribui para uma certa homogeneização cultural (visível sobretudo nos conceitos globais e na utilização do inglês como língua de ancoragem de sentido universal) e para a emergência de valores sociais de cariz global, porque desterritorizados. Outro processo é o da diversificação cultural, com valores diferenciados (que nascem da apropriação, transformação e re-contextualização de significações) que passam a operar como códigos, mais ou menos fechados, de comunidades sociais, de toda a espécie, que em torno deles se estruturam. Essa ocorrência, parece ser mais frequente entre as novas gerações (mas não necessariamente) e estas também usam, normalmente, certas marcas e certos objectos de consumo, quase sempre ligados ao segmento da moda, que se transformam em símbolos de pertença da tribo. A mudança de paradigma faz realçar o factor criatividade como garante da eficácia publicitária. Uma das principais consequências desta mudança de paradigma é que as marcas deixarão de entrar facilmente na casa do consumidor e na sua mente através de uma estratégia cerrada de “bombardeamento” e a linguagem publicitária deverá retornar aos valores sociais e culturais importantes, oferecendo espectáculo, sonho, significado e relação. Porque, afinal, não basta colocar as campanhas publicitárias internacionais no ar, é necessário que os conceitos criativos possam “voar”.

Efeitos de um programa de exercício na aptidão física pós transplante hepático: o caso da polineuropatia amiloidótica familiar nas suas componentes composição corporal, capacidade funcional e função neuromuscular

Introdução – A Polineuropatia Amiloidotica Familiar (PAF) é uma amiloidose sistémica heredo-degenerativa e autossómica dominante, e cuja manifestação predominante é a polineuropatia mista sensitiva motora e autonómica. Aos sintomas motores e sensitivos associam-se também alterações cardíacas, renais, urinárias, genitais e digestivas que se traduzirão em incapacidade funcional progressiva. Esta doença endémica de Portugal apresenta o seu início em média depois dos 20 anos com progressão para a morte em cerca de 10 anos. O tratamento etiopatogénico desta doença, com reconhecida eficácia, passa ainda pelo transplante hepático que apesar de tudo é efectuado já numa fase sintomática da doença e ao qual se encontra associada medicação com efeitos negativos para o metabolismo muscular e consequentemente para a capacidade de produção de força. Tanto a progressão da PAF como o próprio transplante resultam em limitações funcionais que podem ser melhoradas através do exercício físico. Do nosso conhecimento não existem estudos sobre a aptidão física destes pacientes submetidos a transplante hepático nem sobre os efeitos de um programa de exercício físico. Objectivo: Verificar o efeito de um programa de exercício físico combinado na aptidão física de indivíduos portadores de PAF submetidos a transplante hepático há menos de 12 meses. Adicionalmente, analisar de que modo algumas componentes da aptidão física (composição corporal, força muscular e capacidade funcional) seriam ou não e em que medida, diferentes da população saudável. Material e métodos: Trinta e nove pacientes PAF transplantados (4.3±3.3 meses pós transplante foram avaliados quanto à sua composição corporal (DEXA), força de preensão (dinamometro de preensão E-Link), força isométrica do quadricipete (dinamometria isocinética-Biodex) e capacidade funcional (teste 6 minutos de marcha - 6MWT e capacidade para a marcha – 6MWT×peso). Os níveis de actividade física e de qualidade de vida percebida foram avaliados respectivamente através dos questionários Seven Days Physical Activity Recall (7-PAR) e Medical Outcome Study item shortform Health Survey (SF-36Ò). Os pacientes foram alocados em três grupos: grupo de controlo(GC) com 16 pacientes (13H e 3M; 33±9 anos, IMC 22.6±3.3 kg.m-2) sem programa de exercício; grupo de exercício supervisionado (GES) com 8 pacientes (5H e 3M; 34±±7 years; IMC 20.4±4.5 kg.m-2) submetidos a um programa de exercício físico combinado trissemanal com a duração de 24 semanas e um grupo de exercício físico domiciliário ou home-based (GHB) com 15 pacientes (4H e 11M; 35±5 anos; IMC 22.3±4.3 kg.m-2) que fizeram exercício físico em casa durante 24 semanas. Para comparar variáveis da aptidão física entre pacientes PAF transplantados e indivíduos aparentemente saudáveis, submetemos 48 indivíduos PAF transplantados há menos de 12 meses e 24 indivíduos saudáveis não activos, ao mesmo protocolo de avaliação (composição corporal, força muscular e capacidade funcional). Resultados: O programa de exercício influenciou positivamente a composição corporal (peso, IMC, massa magra total e regional, massa muscular esquelética total e T-score do fémur proximal), o risco de incapacidade física, a capacidade para a marcha e a força de preensão da mão direita, mas não influenciou a percepção de qualidade de vida dos pacientes. A distância percorrida aumentou de forma clinicamente significativa apenas no grupo GES. Os pacientes PAF transplantados apresentaram valores inferiores aos indivíduos saudáveis na composição corporal (peso, IMC, massa óssea, massa gorda, massa magra e massa muscular) força muscular e capacidade funcional. Conclusões: O programa de exercício físico melhorou a composição corporal, capacidade funcional e força muscular e aumentou o peso corporal e o IMC nos doentes PAF. Esta melhoria foi maior no grupo GES do que no grupo GHB em todas as variáveis analisadas.

Projecto timecloud: software de gestão de tempo laboral numa plataforma cloud

O presente projecto tem como objectivo a disponibilização de uma plataforma de serviços para gestão e contabilização de tempo remunerável, através da marcação de horas de trabalho, férias e faltas (com ou sem justificação). Pretende-se a disponibilização de relatórios com base nesta informação e a possibilidade de análise automática dos dados, como por exemplo excesso de faltas e férias sobrepostas de trabalhadores. A ênfase do projecto está na disponibilização de uma arquitectura que facilite a inclusão destas funcionalidades. O projecto está implementado sobre a plataforma Google App Engine (i.e. GAE), de forma a disponibilizar uma solução sob o paradigma de Software as a Service, com garantia de disponibilidade e replicação de dados. A plataforma foi escolhida a partir da análise das principais plataformas cloud existentes: Google App Engine, Windows Azure e Amazon Web Services. Foram analisadas as características de cada plataforma, nomeadamente os modelos de programação, os modelos de dados disponibilizados, os serviços existentes e respectivos custos. A escolha da plataforma foi realizada com base nas suas características à data de iniciação do presente projecto. A solução está estruturada em camadas, com as seguintes componentes: interface da plataforma, lógica de negócio e lógica de acesso a dados. A interface disponibilizada está concebida com observação dos princípios arquitecturais REST, suportando dados nos formatos JSON e XML. A esta arquitectura base foi acrescentada uma componente de autorização, suportada em Spring-Security, sendo a autenticação delegada para os serviços Google Acounts. De forma a permitir o desacoplamento entre as várias camadas foi utilizado o padrão Dependency Injection. A utilização deste padrão reduz a dependência das tecnologias utilizadas nas diversas camadas. Foi implementado um protótipo, para a demonstração do trabalho realizado, que permite interagir com as funcionalidades do serviço implementadas, via pedidos AJAX. Neste protótipo tirou-se partido de várias bibliotecas javascript e padrões que simplificaram a sua realização, tal como o model-view-viewmodel através de data binding. Para dar suporte ao desenvolvimento do projecto foi adoptada uma abordagem de desenvolvimento ágil, baseada em Scrum, de forma a implementar os requisitos do sistema, expressos em user stories. De forma a garantir a qualidade da implementação do serviço foram realizados testes unitários, sendo também feita previamente a análise da funcionalidade e posteriormente produzida a documentação recorrendo a diagramas UML.

Soluções técnicas e eficiência energética em Bungalows, incorporando microprodução

No presente trabalho apresenta-se um conceito de habitação, aplicado a uma casa do tipo Bungalow que alia a arquitetura, clima, e energias renováveis (Produção fotovoltaica e eólica), denominado Green Bungalow, para um agregado familiar de 3 pessoas. Para o efeito foram analisados e estudados princípios de arquitetura bioclimática, considerando e potencializando as condições climáticas existentes no local onde o conceito foi aplicado. Foram igualmente otimizados os respetivos consumos energéticos e construídos os respetivos diagramas de carga. São propostas soluções técnicas para a alimentação da carga dimensionada para o Green Bungalow para funcionamento em sistema isolado e ligado à rede elétrica de energia. Para averiguar a racionalidade económica do investimento teve-se em consideração os aspetos legislativos, tarifas e taxas em vigor (2011) respeitantes à microprodução. Efetuou-se uma análise de sensibilidade que, tendo por base uma solução técnica dimensionada para o consumo de 1890 kWh/ano, considerou os seguintes cenários: • Sensibilidade a diferentes níveis de consumo – 4000 kWh/ano e 6000 kWh/ano; • Sensibilidade a diferentes níveis de geração; • Sensibilidade a valores de custo do equipamento considerado para cada solução técnica exequível. Conclui-se que o conceito Green Bungalow é uma boa escolha do ponto de vista técnico e em termos ambientais. Da simulação da microprodução do caso de estudo comprovou-se que, para o atual enquadramento tarifário e custo de equipamento não existe viabilidade económica, sendo viável apenas para cenários de consumo muito elevados. Nesse cenário a tecnologia fotovoltaica de produção de energia apresentou-se a mais rentável em todas as simulações.