VISIR deployment in undergraduate engineering practices

Practical sessions are the backbone of qualification in engineering education. It leads to a better understanding and allows mastering scientific concepts and theories. The lack of the availability of practical sessions at many universities and institutions owing to the cost and the unavailability of instructors the most of the time caused a significant decline in experimentation in engineering education over the last decades. Recently, with the progress of computer-based learning, remote laboratories have been proven to be the best alternative to the traditional ones, regarding to its low cost and ubiquity. Some universities have already started to deploy remote labs in their practical sessions. This contribution compiles diverse experiences based on the deployment of the remote laboratory, Virtual Instrument Systems in Reality (VISIR), on the practices of undergraduate engineering grades at various universities within the VISIR community. It aims to show the impact of its usage on engineering education concerning the assessments of students and teachers as well.

VISIR: experiences and challenges

It is of crucial importance the integration of practical sessions in engineering curricula owing to their significant role in understanding engineering concepts and scientific phenomena. However, the lack of practical sessions due to the high costs of the equipment and the unavailability of instructors has caused a significant declination in experimentation in engineering education. Remote laboratories have tackled this issues providing online reusable and shared workbenches unconstrained by neither geographical nor time considerations. Thereby, they have extremely proliferated among universities and integrated into engineering curricula over the last decade. This contribution compiles diverse experiences based on the deployment of the remote laboratory, Virtual Instrument Systems in Reality (VISIR), on the practices of undergraduate engineering grades at various universities within the VISIR community. It aims to show the impact of its usage on engineering education concerning the assessments of students and teachers as well. In addition, the paper address the next challenges and future works carried out at several universities within the VISIR community.

Aplicação de ferramentas de simulação estocástica na área de planeamento de uma empresa de abastecimento de água

No presente trabalho procura-se evidenciar algumas soluções para aplicação de simulação estocástica num contexto de gestão dos ativos, aplicado a um sistema de abastecimento de água, tirando partido da informação disponível sobre a manutenção que vem realizando, ao longo dos anos. Procura-se também descrever como estas metodologias podem ser aplicadas noutros casos, futuramente, beneficiando ainda da recolha de informação de colaboradores da empresa, com experiência no cargo e com elevado conhecimento do funcionamento das infraestruturas. A simulação estocástica é uma área cujas ferramentas podem dar uma preciosa ajuda no processo de tomada de decisão. Por outro lado, as organizações preocupam-se, cada vez mais, com o tema da gestão de ativos e com os custos a si associados, começando a investir mais tempo e dinheiro nessa matéria com o objetivo de delinearem estratégias para aumentar o período de vida útil dos seus ativos e otimizarem os seus investimentos de renovação. Nesse contexto, evidencia-se que um adequado plano de intervenções de manutenção e operação é uma boa metodologia, para garantir a redução de falhas no sistema de abastecimento de uma empresa desse setor, bem como garantir que as infraestruturas se encontram em condições de funcionamento. Contudo, esta abordagem tradicional não será suficiente para garantir as melhores práticas e os objetivos que se pretendem alcançar com uma gestão de ativos atual. O trabalho inclui, ainda, um estudo de caso com que se aplicaram as ferramentas estudadas a um caso real de um grupo de bombagem, de uma das Estações Elevatórias da empresa.

Dimensionamento de uma central de miniprodução fotovoltaica para uma exploração agrícola direcionada à indústria de laticínios

Este documento apresenta o trabalho desenvolvido no âmbito da disciplina de “Dissertação/Projeto/Estágio”, do 2º ano do Mestrado em Energias Sustentáveis. O crescente consumo energético das sociedades desenvolvidas e emergentes, associado ao consequente aumento dos custos de energia e dos danos ambientais resultantes, promove o desenvolvimento de novas formas de produção de energia, as quais têm como prioridade a sua obtenção ao menor custo possível e com reduzidos impactos ambientais. De modo a poupar os recursos naturais e reduzir a emissão com gases de efeito de estufa, é necessária a diminuição do consumo de energia produzida a partir de combustíveis fósseis. Assim, devem ser criadas alternativas para um futuro sustentável, onde as fontes renováveis de energia assumam um papel fundamental. Neste sentido, a produção de energia elétrica, através de sistemas solares fotovoltaicos, surge como uma das soluções. A presente dissertação tem como principal objetivo a realização do dimensionamento de uma central de miniprodução fotovoltaica, com ligação à rede elétrica, em uma exploração agrícola direcionada à indústria de laticínios, e o seu respetivo estudo de viabilidade económica. A exploração agrícola, que serve de objeto de estudo, está localizada na Ilha Graciosa, Açores, sendo a potência máxima a injetar na Rede Elétrica de Serviço Público, pela central de miniprodução, de 10 kW. Para o dimensionamento foi utilizado um software apropriado e reconhecido na área da produção de energia elétrica através de sistemas fotovoltaicos – o PVsyst –, compreendendo as seguintes etapas: a) definição das caraterísticas do local e do projeto; b) seleção dos módulos fotovoltaicos; c) seleção do inversor; d) definição da potência de ligação à rede elétrica da unidade de miniprodução. Posteriormente, foram estudadas diferentes hipóteses de sistemas fotovoltaicos, que se distinguem na opção de estrutura de fixação utilizada: dois sistemas fixos e dois com eixo incorporado. No estudo de viabilidade económica foram realizadas duas análises distintas a cada um dos sistemas fotovoltaicos considerados no dimensionamento, nomeadamente: uma análise em regime remuneratório bonificado e uma análise em regime remuneratório geral. Os resultados obtidos nos indicadores económicos do estudo de viabilidade económica realizado, serviram de apoio à decisão pelo sistema fotovoltaico mais favorável ao investimento. Conclui-se que o sistema fotovoltaico com inclinação adicional é a opção mais vantajosa em ambos os regimes remuneratórios analisados. Comprova-se, assim, que o sistema fotovoltaico com maior valor de produção de energia elétrica anual, que corresponde ao sistema fotovoltaico de dois eixos, não é a opção com maior rentabilidade em termos económicos, isto porque a remuneração proveniente da sua produção excedente não é suficiente para colmatar o valor do investimento mais acentuado de modo a obter indicadores económicos mais favoráveis, que os do sistema fotovoltaico com inclinação adicional. De acordo com o estudo de viabilidade económica efetuado independentemente do sistema fotovoltaico que seja adotado, é recuperado o investimento realizado, sendo a remuneração efetiva superior à que foi exigida. Assim, mesmo tendo em consideração o risco associado, comprova-se que todos os sistemas fotovoltaicos, em qualquer dos regimes remuneratórios, correspondem a investimentos rentáveis.

Tecnologias multimédia no apoio ao ensino aprendizagem de suporte básico de vida

A sociedade moderna encontra-se numa evolução progressiva e vertiginosa nomeadamente no que respeita às novas tecnologias. Independentemente da área de conhecimento, é de senso comum que cada vez mais é necessária uma formação sólida, sendo fundamental a preparação e a consolidação das futuras gerações na utilização das novas tecnologias. As plataformas de e-learning são hoje em dia uma realidade mais que afirmada e com aplicação em todos os setores de atividade. Na área da saúde, e mais concretamente no que diz respeito ao tema de Suporte Básico de Vida (SBV), foi-nos possível verificar que a maioria das pessoas revela falta de conhecimentos sobre o tema e, não obstante existirem cursos sobre este tema, a disponibilidade para a sua frequência nem sempre é possível pela distância, falta de tempo e disponibilidade para a sua frequência, bem como pelos custos envolvidos. O presente estudo pretende contribuir para uma análise e investigação sobre o potencial de utilização das novas Tecnologias Multimédia, aplicando-as ao ensino concreto de primeiros socorros e especialmente de Suporte Básico de Vida, num recurso educativo digital com o formato de Objeto de Aprendizagem. Para o efeito, será construído um Objeto de Aprendizagem temático, focalizando o tema de SBV. O repositório MERLOT foi utilizado como meio de distribuição global, no sentido de aferir o potencial e facilidade de distribuição e catalogação com metadados. Foi ainda colocado on-line o “SBVOA” (Objeto de Aprendizagem desenvolvido no presente estudo), numa página criada apenas para o efeito. Esta dissertação apresenta o estudo desenvolvido para investigação do potencial de aprendizagem proporcionado pelo Objeto de Aprendizagem desenvolvido, validando se pode ser uma alternativa interativa de educação em SBV, contribuindo deste modo para a diminuição de eventuais perdas de vida.

Aplicação de métodos estocásticos na gestão de custos de construção de condutas de saneamento

O trabalho apresentado centra-se na determinação dos custos de construção de condutas de pequenos e médios diâmetros em Polietileno de Alta Densidade (PEAD) para saneamento básico, tendo como base a metodologia descrita no livro Custos de Construção e Exploração – Volume 9 da série Gestão de Sistemas de Saneamento Básico, de Lencastre et al. (1994). Esta metodologia descrita no livro já referenciado, nos procedimentos de gestão de obra, e para tal foram estimados custos unitários de diversos conjuntos de trabalhos. Conforme Lencastre et al (1994), “esses conjuntos são referentes a movimentos de terras, tubagens, acessórios e respetivos órgãos de manobra, pavimentações e estaleiro, estando englobado na parte do estaleiro trabalhos acessórios correspondentes à obra.” Os custos foram obtidos analisando vários orçamentos de obras de saneamento, resultantes de concursos públicos de empreitadas recentemente realizados. Com vista a tornar a utilização desta metodologia numa ferramenta eficaz, foram organizadas folhas de cálculo que possibilitam obter estimativas realistas dos custos de execução de determinada obra em fases anteriores ao desenvolvimento do projeto, designadamente numa fase de preparação do plano diretor de um sistema ou numa fase de elaboração de estudos de viabilidade económico-financeiros, isto é, mesmo antes de existir qualquer pré-dimensionamento dos elementos do sistema. Outra técnica implementada para avaliar os dados de entrada foi a “Análise Robusta de Dados”, Pestana (1992). Esta metodologia permitiu analisar os dados mais detalhadamente antes de se formularem hipóteses para desenvolverem a análise de risco. A ideia principal é o exame bastante flexível dos dados, frequentemente antes mesmo de os comparar a um modelo probabilístico. Assim, e para um largo conjunto de dados, esta técnica possibilitou analisar a disparidade dos valores encontrados para os diversos trabalhos referenciados anteriormente. Com os dados recolhidos, e após o seu tratamento, passou-se à aplicação de uma metodologia de Análise de Risco, através da Simulação de Monte Carlo. Esta análise de risco é feita com recurso a uma ferramenta informática da Palisade, o @Risk, disponível no Departamento de Engenharia Civil. Esta técnica de análise quantitativa de risco permite traduzir a incerteza dos dados de entrada, representada através de distribuições probabilísticas que o software disponibiliza. Assim, para por em prática esta metodologia, recorreu-se às folhas de cálculo que foram realizadas seguindo a abordagem proposta em Lencastre et al (1994). A elaboração e a análise dessas estimativas poderão conduzir à tomada de decisões sobre a viabilidade da ou das obras a realizar, nomeadamente no que diz respeito aos aspetos económicos, permitindo uma análise de decisão fundamentada quanto à realização dos investimentos.

Utilização de redes neuronais artificiais na gestão de processos de digestão anaeróbia

Numa Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR), a otimização do processo de Digestão Anaeróbia (DA) é fundamental para o aumento da produção de biogás, que por sua vez é convertido em energia, essencial para a rentabilidade de exploração de ETAR. No entanto, a complexidade do processo de Digestão Anaeróbia das lamas constitui um obstáculo à sua otimização. Com este trabalho pretende-se efetuar a análise e tratamento de dados de Digestão Anaeróbia, com recurso a Redes Neuronais Artificiais (RNA), contribuindo, desta forma, para a compreensão do processo e do impacto de algumas variáveis na produção de biogás. As Redes Neuronais Artificiais são modelos matemáticos computacionais inspirados no funcionamento do cérebro humano, com capacidade para entender relações complexas num determinado conjunto de dados, motivo por que se optou pela sua utilização na procura de soluções que permitem predizer o comportamento de uma DA. Para o desenvolvimento das RNA utilizou-se o programa NeuralToolsTM da PalisadeTM. Como caso de estudo, a metodologia foi aplicada ao Digestor A da ETAR Sul da SIMRIA, empresa onde teve lugar o estágio curricular que originou o presente trabalho. Nesse contexto, utilizaram-se dados com informação referente aos últimos dois anos de funcionamento do digestor, disponíveis na empresa. Apesar de se terem verificado certas limitações, na predição em alguns casos particulares, de um modo geral, considera-se que os resultados obtidos permitiram concluir que as redes neuronais modeladas apresentam boa capacidade de generalização na imitação do processo anaeróbio. Conclui-se, portanto, que o estudo realizado pode constituir um contributo com interesse para a otimização da produção do biogás na DA de ETAR Sul da SIMRIA e que a utilização de RNA poderá ser uma ferramenta a explorar, quer nessa área, quer noutras áreas de gestão de sistemas de saneamento básico.

Análise estocástica com recurso a ferramentas informáticas no planeamento de empreitadas de construção

O presente trabalho, desenvolvido sob a orientação do Prof. Jaime Gabriel Silva, centra-se na procura e aplicação de metodologias de planeamento com apoio de ferramentas informáticas de análise de risco, que permitem realizar, em tempo útil, o cálculo dos prazos resultantes de inúmeras combinações possíveis associadas à incerteza das durações das atividades, recorrendo a modelos estocásticos. O trabalho aborda inicialmente o contexto da Gestão na Construção, com particular enfase na Gestão do Risco. Nessa fase inicial, fez-se também um pequeno inquérito a profissionais com diferentes níveis de responsabilidade organizacional e empresas do setor. A parte fundamental do trabalho, incide nos procedimentos a adotar na elaboração do planeamento de empreitadas. Nesta parte do trabalho, introduzem-se os conceitos da análise de risco com recurso a uma ferramenta informática de apoio, o @Risk, que permite a utilização do Método de Monte Carlo, para obtenção de resultados num contexto de uma tomada de decisão baseada no risco. Refira-se que houve vários contactos com o fornecedor do programa, que permitiram tirar partido de outro programa da Palisade, Evolver, direcionado para otimização matemática, podendo ser utilizado, por exemplo, na perspetiva da minimização dos custos, o que pode interessar pela relação destes com as opções adotadas na elaboração do planeamento de empreendimentos. Finalmente, toma-se um exemplo real do planeamento de uma empreitada em execução à data da realização deste trabalho, onde se aplicaram os conceitos desenvolvidos no trabalho, confrontando os resultados com o andamento da obra.

Persistent organic pollutant levels in human visceral and subcutaneous adipose tissue in obese individuals - Depot differences and dysmetabolism implications

Background: The role of persistent organic pollutants (POPs) with endocrine disrupting activity in the aetiology of obesity and other metabolic dysfunctions has been recently highlighted. Adipose tissue (AT) is a common site of POPs accumulation where they can induce adverse effects on human health. Objectives: To evaluate the presence of POPs in human visceral (vAT) and subcutaneous (scAT) adipose tissue in a sample of Portuguese obese patients that underwent bariatric surgery, and assess their putative association with metabolic disruption preoperatively, as well as with subsequent body mass index (BMI) reduction. Methods: AT samples (n=189) from obese patients (BMI ≥35) were collected and the levels of 13 POPs were determined by gas chromatography with electron-capture detection (GC-ECD). Anthropometric and biochemical data were collected at the time of surgery. BMI variation was evaluated after 12 months and adipocyte size was measured in AT samples. Results: Our data confirm that POPs are pervasive in this obese population (96.3% of detection on both tissues), their abundance increasing with age (RS=0.310, p<0.01) and duration of obesity (RS=0.170, p<0.05). We observed a difference in AT depot POPs storage capability, with higher levels of ΣPOPs in vAT (213.9±204.2 compared to 155.1±147.4 ng/g of fat, p<0.001), extremely relevant when evaluating their metabolic impact. Furthermore, there was a positive correlation between POP levels and the presence of metabolic syndrome components, namely dysglycaemia and hypertension, and more importantly with cardiovascular risk (RS=0.277, p<0.01), with relevance for vAT (RS=0.315, p<0.01). Finally, we observed an interesting relation of higher POP levels with lower weight loss in older patients. Conclusion: Our sample of obese subjects allowed us to highlight the importance of POPs stored in AT on the development of metabolic dysfunction in a context of obesity, shifting the focus to their metabolic effects and not only for their recognition as environmental obesogens.

Automatização de testes à framework myMIS

Atualmente, verifica-se um aumento na necessidade de software feito à medida do cliente, que se consiga adaptar de forma rápida as constantes mudanças da sua área de negócio. Cada cliente tem os seus problemas concretos que precisa de resolver, não lhe sendo muitas vezes possível dispensar uma elevada quantidade de recursos para atingir os fins pretendidos. De forma a dar resposta a estes problemas surgiram várias arquiteturas e metodologias de desenvolvimento de software, que permitem o desenvolvimento ágil de aplicações altamente configuráveis, que podem ser personalizadas por qualquer utilizador das mesmas. Este dinamismo, trazido para as aplicações sobre a forma de modelos que são personalizados pelos utilizadores e interpretados por uma plataforma genérica, cria maiores desafios no momento de realizar testes, visto existir um número de variáveis consideravelmente maior que numa aplicação com uma arquitetura tradicional. É necessário, em todos os momentos, garantir a integridade de todos os modelos, bem como da plataforma responsável pela sua interpretação, sem ser necessário o desenvolvimento constante de aplicações para suportar os testes sobre os diferentes modelos. Esta tese debruça-se sobre uma aplicação, a plataforma myMIS, que permite a interpretação de modelos orientados à gestão, escritos numa linguagem específica de domínio, sendo realizada a avaliação do estado atual e definida uma proposta de práticas de testes a aplicar no desenvolvimento da mesma. A proposta resultante desta tese permitiu verificar que, apesar das dificuldades inerentes à arquitetura da aplicação, o desenvolvimento de testes de uma forma genérica é possível, podendo as mesmas lógicas ser utilizadas para o teste de diversos modelos distintos.

Criação de uma Framework Modular Vocacionada para o Desenvolvimento de Videojogos

Os videojogos são cada vez mais uma das maiores áreas da indústria de entretenimento, tendo esta vindo a expandir-se de ano para ano. Para além disso, os videojogos estão cada vez mais presentes no nosso dia-adia, quer através dos dispositivos móveis ou das novas consolas. Com base nesta premissa, é seguro de afirmar que o investimento neste campo trará mais ganhos do que perdas. Esta Dissertação tem como objetivo o estudo do estado da indústria dos videojogos, tendo como principal foco a conceção de um videojogo, a partir duma Framework Modular, desenvolvida também no âmbito desta Dissertação. Para isso, é feito um estudo sobre o estado da arte tecnológico, onde várias ferramentas de criação de videojogos foram estudadas e analisadas, de forma a perceber as forças e fraquezas de cada uma, e um estudo sobre a arte do negócio, ficando assim com uma ideia mais concreta dos vários pontos necessários para a criação de um videojogo. De seguida são discutidos os diferentes géneros de videojogos existentes e é conceptualizado um pequeno videojogo, tendo ainda em conta os diferentes tipos de interfaces que são mais utilizados na indústria dos videojogos, de forma a entender qual será a forma mais viável, conforme o género, e as diferentes mecânicas presentes no videojogo a criar. A Framework Modular é desenvolvida tendo em conta toda a análise previamente realizada, e o videojogo conceptualizado. Esta tem como grande objetivo uma elevada personalização e manutenibilidade, sendo que todos os módulos implementados podem ser substituídos por outros sem criar conflitos entre si. Finalmente, de forma a unir todos os temas analisados ao longo desta Dissertação, é ainda desenvolvido um Protótipo de forma a comprovar o bom funcionamento da Framework, aplicando todas as decisões previamente feitas.

Otimização da produção de biogás com recurso a redes neuronais artificiais

Numa Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR), são elevados os custos não só de tratamento das águas residuais como também de manutenção dos equipamentos lá existentes, nesse sentido procura-se utilizar processos capazes de transformar os resíduos em produtos úteis. A Digestão Anaeróbia (DA) é um processo atualmente disponível capaz de contribuir para a redução da poluição ambiental e ao mesmo tempo de valorizar os subprodutos gerados. Durante o processo de DA é produzido um gás, o biogás, que pode ser utilizado como fonte de energia, reduzindo assim a dependência energética da ETAR e a emissão de gases com efeito de estufa para a atmosfera. A otimização do processo de DA das lamas é essencial para o aumento da produção de biogás, mas a complexidade do processo constitui um obstáculo à sua otimização. Neste trabalho, aplicaram-se Redes Neuronais Artificiais (RNA) ao processo de DA de lamas de ETAR. RNA são modelos simplificados inspirados no funcionamento das células neuronais humanas e que adquirem conhecimento através da experiência. Quando a RNA é criada e treinada, produz valores de output aproximadamente corretos para os inputs fornecidos. Foi esse o motivo para recorrer a RNA na otimização da produção de biogás no digestor I da ETAR Norte da SIMRIA, usando o programa NeuralToolsTM da PalisadeTM para desenvolvimento das RNA. Para tal, efetuou-se uma análise e tratamento de dados referentes aos últimos quatro anos de funcionamento do digestor. Os resultados obtidos permitiram concluir que as RNA modeladas apresentam boa capacidade de generalização do processo de DA. Considera-se que este caso de estudo é promissor, fornecendo uma boa base para o desenvolvimento de modelos eventualmente mais gerais de RNA que, aplicado conjuntamente com as características de funcionamento de um digestor e o processo de DA, permitirá otimizar a produção de biogás em ETAR.

Planeamento estratégico através da implementação da metodologia Balanced Scorecard numa empresa de construção

Atualmente, existe uma constante necessidade de inovação tecnológica e organizacional das empresas, face às exigências do mercado e ao aumento constante da competitividade. No contexto da economia atual, e para contrariar a falta de investimento dos últimos anos, as empresas concentram-se no desenvolvimento de negócios bem estruturados e organizados, que satisfaçam as exigências de cada cliente. Revela-se, assim, muito importante a avaliação de desempenho para o alcance do seu sucesso, permitindo alinhar as atividades operacionais com a visão organizacional, fomentar a comunicação da estratégia e gerir o seu desempenho. É neste contexto que ganha importância o Balanced Scorecard, um instrumento que permite avaliar o desempenho organizacional, funcionando também como uma ferramenta de gestão. Tem, portanto, como principais objetivos definir claramente uma estratégia, definir objetivos, indicadores e medidas estratégicas, planear e estabelecer metas e melhorar continuamente os resultados obtidos. Esta ferramenta analisa a organização em quatro diferentes perspetivas: financeira, clientes, processos internos e apendizagem e crescimento. Cada uma delas deve estrututrar os seus próprios objetivos, indicadores, metas e iniciativas de forma a contribuir para o desenvolvimento da estratégia da organização e avaliar o seu desempenho. O desafio deste relatório é adaptar esta metodologia durante a realização de um estágio curricular na empresa Bysteel, que tem por base a implementação de um processo de gestão estratégica nas suas empreitadas, através do Balanced Scorecard. Este planemamento surge como um dos principais requisitos para uma gestão eficaz de custos e de tempo planeados para cada empreitada da Bysteel. Este processo torna-se bastante complexo dado que cada obra apresenta diferentes particularidades. A implementação desta metodologia numa empresa desta dimensão é um fator muito motivador, tornando-se ainda mais interessante pelo facto de se tratar de uma implementação numa nova vertente.