Demand response in electrical energy supply: an optimal real time pricing approach

In competitive electricity markets with deep concerns for the efficiency level, demand response programs gain considerable significance. As demand response levels have decreased after the introduction of competition in the power industry, new approaches are required to take full advantage of demand response opportunities. This paper presents DemSi, a demand response simulator that allows studying demand response actions and schemes in distribution networks. It undertakes the technical validation of the solution using realistic network simulation based on PSCAD. The use of DemSi by a retailer in a situation of energy shortage, is presented. Load reduction is obtained using a consumer based price elasticity approach supported by real time pricing. Non-linear programming is used to maximize the retailer’s profit, determining the optimal solution for each envisaged load reduction. The solution determines the price variations considering two different approaches, price variations determined for each individual consumer or for each consumer type, allowing to prove that the approach used does not significantly influence the retailer’s profit. The paper presents a case study in a 33 bus distribution network with 5 distinct consumer types. The obtained results and conclusions show the adequacy of the used methodology and its importance for supporting retailers’ decision making.

Tradução para português das obras russas de Vladimir Nabokov: um caso de deturpação pela via do inglês

Dissertação de Mestrado apresentada ao Instituto de Contabilidade e Administração do Porto para obtenção do grau de Mestre em Tradução e Interpretação Especializadas, sob orientação de Doutora Maria Helena da Costa Alves Guimarães Ustimenko e Doutora Maria Manuela Ribeiro Veloso.

Videovigilância, compressão e criptografia

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Influence of environmental temperature and humidity on the acute ventilatory response to exercise in asthmatic adolescents

Asthma is a chronic inflammatory disorder of the respiratory airways affecting people of all ages, and constitutes a serious public health problem worldwide (6). Such a chronic inflammation is invariably associated with injury and repair of the bronchial epithelium known as remodelling (11). Inflammation, remodelling, and altered neural control of the airways are responsible for both recurrent exacerbations of asthma and increasingly permanent airflow obstruction (11, 29, 34). Excessive airway narrowing is caused by altered smooth muscle behaviour, in close interaction with swelling of the airway walls, parenchyma retractile forces, and enhanced intraluminal secretions (29, 38). All these functional and structural changes are associated with the characteristic symptoms of asthma – cough, chest tightness, and wheezing –and have a significant impact on patients’ daily lives, on their families and also on society (1, 24, 29). Recent epidemiological studies show an increase in the prevalence of asthma, mainly in industrial countries (12, 25, 37). The reasons for this increase may depend on host factors (e.g., genetic disposition) or on environmental factors like air pollution or contact with allergens (6, 22, 29). Physical exercise is probably the most common trigger for brief episodes of symptoms, and is assumed to induce airflow limitations in most asthmatic children and young adults (16, 24, 29, 33). Exercise-induced asthma (EIA) is defined as an intermittent narrowing of the airways, generally associated with respiratory symptoms (chest tightness, cough, wheezing and dyspnoea), occurring after 3 to 10 minutes of vigorous exercise with a maximal severity during 5 to 15 minutes after the end of the exercise (9, 14, 16, 24, 33). The definitive diagnosis of EIA is confirmed by the measurement of pre- and post-exercise expiratory flows documenting either a 15% fall in the forced expiratory volume in 1 second (FEV1), or a ≥15 to 20% fall in peak expiratory flow (PEF) (9, 24, 29). Some types of physical exercise have been associated with the occurrence of bronchial symptoms and asthma (5, 15, 17). For instance, demanding activities such as basketball or soccer could cause more severe attacks than less vigorous ones such as baseball or jogging (33). The mechanisms of exercise-induced airflow limitations seem to be related to changes in the respiratory mucosa induced by hyperventilation (9, 29). The heat loss from the airways during exercise, and possibly its post-exercise rewarming may contribute to the exercise-induced bronchoconstriction (EIB) (27). Additionally, the concomitant dehydration from the respiratory mucosa during exercise leads to an increased interstitial osmolarity, which may also contribute to bronchoconstriction (4, 36). So, the risk of EIB in asthmatically predisposed subjects seems to be higher with greater ventilation rates and the cooler and drier the inspired air is (23). The incidence of EIA in physically demanding coldweather sports like competitive figure skating and ice hockey has been found to occur in up to 30 to 35% of the participants (32). In contrast, swimming is often recommended to asthmatic individuals, because it improves the functionality of respiratory muscles and, moreover, it seems to have a concomitant beneficial effect on the prevalence of asthma exacerbations (14, 26), supporting the idea that the risk of EIB would be smaller in warm and humid environments. This topic, however, remains controversial since the chlorified water of swimming pools has been suspected as a potential trigger factor for some asthmatic patients (7, 8, 20, 21). In fact, the higher asthma incidence observed in industrialised countries has recently been linked to the exposition to chloride (7, 8, 30). Although clinical and epidemiological data suggest an influence of humidity and temperature of the inspired air on the bronchial response of asthmatic subjects during exercise, some of those studies did not accurately control the intensity of the exercise (2, 13), raising speculation of whether the experienced exercise overload was comparable for all subjects. Additionally, most of the studies did not include a control group (2, 10, 19, 39), which may lead to doubts about whether asthma per se has conditioned the observed results. Moreover, since the main targeted age group of these studies has been adults (10, 19, 39), any extrapolation to childhood/adolescence might be questionable regarding the different lung maturation. Considering the higher incidence of asthma in youngsters (30) and the fact that only the works of Amirav and coworkers (2, 3) have focused on this age group, a scarcity of scientific data can be identified. Additionally, since the main environmental trigger factors, i.e., temperature and humidity, were tested separately (10, 28, 39) it would be useful to analyse these two variables simultaneously because of their synergic effect on water and heat loss by the airways (31, 33). It also appears important to estimate the airway responsiveness to exercise within moderate environmental ranges of temperature and humidity, trying to avoid extreme temperatures and humidity conditions used by others (2, 3). So, the aim of this study was to analyse the influence of moderate changes in air temperature and humidity simultaneously on the acute ventilatory response to exercise in asthmatic children. To overcome the above referred to methodological limitations, we used a 15 minute progressive exercise trial on a cycle ergometer at 3 different workload intensities, and we collected data related to heart rate, respiratory quotient, minute ventilation and oxygen uptake in order to ensure that physiological exercise repercussions were the same in both environments. The tests were done in a “normal” climatic environment (in a gymnasium) and in a hot and humid environment (swimming pool); for the latter, direct chloride exposition was avoided.

Os efeitos de um programa de exercício supervisionado em indivíduos com factores de risco cardiovascular no Hospital da Santa Casa da Misericórdia de Arouca

Introdução: Estudar os factores de risco cardiovasculares (FRCV), permitem tomar medidas preventivas em relação ao estado de saúde, contribuindo para a melhoria da qualidade de vida dos indivíduos e ajudando a prevenir a ocorrência de um evento cardiovascular. Objectivo: O principal objectivo deste estudo é comprovar se o programa de exercício físico supervisionado melhora a condição física e a capacidade funcional. Como objectivo secundário, foi analisada a correlação existente entre as diferentes variáveis, após realização do programa. Métodos: Vinte sujeitos de Arouca, constituíram a amostra do estudo, dividindo-se em grupo de controlo (n=10) e grupo experimental (n=10). Todos os indivíduos receberam informação para controlo e prevenção dos FRCV, através de palestras educacionais. Apenas o grupo experimental participou no programa de exercício, com a duração de 12 semanas / 36 sessões. Foi feito o levantamento e registo dos valores das provas de esforço (Frequência Cardíaca (FC) máxima, equivalente metabólicos (MET´s) máximos e duplo produto (DP) máximo), avaliação antropométrica (índice de massa corporal (IMC), perímetro abdominal, peso, gordura visceral, massa muscular, gordura total), FRCV (Tensão Arterial, colesterol total, colesterol HDL, triglicerídeos, proteína C reactiva) e os níveis de ansiedade e depressão antes e após o programa. Por fim, verificou-se a correlação entre as variáveis. Foi utilizada a estatística inferencial e um nível de significância de 5% (α=0,05). Resultados: Na análise comparativa intergrupo da variável diferença (MII-MI), registaram-se diminuições estatisticamente significativas da variável perímetro abdominal (p=0,02) e aumento estatisticamente significativo da variável MET´s máximo (p=0,01). As principais correlações foram encontradas entre as variáveis antropométricas: peso – gordura visceral (r2=0,824; p<0,001), peso – perímetro abdominal (r2=0,560; p=0,013), peso – IMC (r2=0,527; p=0,017), IMC – peímetro abdominal (r2=0,770; p=0,001). Conclusões: Conclui-se que o programa de exercício parece aumentar a tolerância ao esforço máximo e diminui o perímetro abdominal dos indivíduos em estudo.

Contribuição para o estudo da combinação de cal com cimento no tratamento de solos

Mestrado em Engenharia Geotécnica e Geoambiente

Futuros financeiros: uma abordagem aos commodities de algodão

Dissertação de Mestrado Apresentado ao Instituto de Contabilidade e Administração do Porto para a obtenção do grau de Mestre em Contabilidade e Finanças, sob orientação de Mestre José Carlos Pedro

Gestão do risco em mercados de energia eléctrica recorrendo ao VaR por simulação de Monte Carlo

Mestrado em Engenharia Electrotécnica – Sistemas Eléctricos de Energia.

Cancro da mama: avaliação do gânglio sentinela em exame extemporâneo

A maximização do potencial da abordagem cirúrgica conservadora da axila para o cancro da mama, como um método minimamente invasivo para a avaliação de metastização axilar, visando diminuir a morbilidade associada ao esvaziamento axilar completo, requer um método preciso para avaliação patológica intraoperatória. Esse método não foi ainda estabelecido. Imprints e corte de congelação do gânglio sentinela são os procedimentos comummente utilizados, apesar de uma sensibilidade e especificidade inferior à desejada. Actualmente, novas técnicas estão a ser desenvolvidas, que apesar da sua optimização, ainda não ultrapassam os resultados das utilizadas. Um total de 138 mulheres com cancro da mama, submetidas a cirurgia mamária por abordagem conservadora da axila, cuja utilização de imprints e cortes de congelação foram os métodos de avaliação intraoperatória do gânglio sentinela. Os diagnósticos dados pela observação dos cortes dos fragmentos do exame extemporâneo foram comparados com os obtidos nos cortes histológicos definitivos dos fragmentos fixados em formol e incluídos em parafina. Os resultados obtidos da avaliação do exame extemporâneo demonstraram sensibilidade de 79,1%, especificidade de 96,9%, com uma precisão de 91,4%. Não se obteve correlação entre os resultados do extemporâneo e os parâmetros de caracterização do exame extemporâneo e tumores. Os métodos, imprints e cortes de congelação, actualmente utilizados na nossa instituição apresentam bons resultados, mas a adopção de apenas um ou outro necessita de uma análise mais aprofundada dos dados relativos à metodologia utilizada nos extemporâneos, de forma a verificar a especificidade e sensibilidade individualizadas dos imprints e dos cortes de congelação. Se os imprints se revelarem semelhantes aos cortes de congelação, a sua utilização é preferencial uma vez que acarreta menores custos e são menos morosos. A implementação de novas técnicas será uma metodologia adoptar, pelos benefícios acrescidos, porém mais estudos e a optimização

Extracção de regras de associação com itens raros e frequentes

Ao longo dos últimos anos, as regras de associação têm assumido um papel relevante na extracção de informação e de conhecimento em base de dados e vêm com isso auxiliar o processo de tomada de decisão. A maioria dos trabalhos de investigação desenvolvidos sobre regras de associação têm por base o modelo de suporte e confiança. Este modelo permite obter regras de associação que envolvem particularmente conjuntos de itens frequentes. Contudo, nos últimos anos, tem-se explorado conjuntos de itens que surgem com menor frequência, designados de regras de associação raras ou infrequentes. Muitas das regras com base nestes itens têm particular interesse para o utilizador. Actualmente a investigação sobre regras de associação procuram incidir na geração do maior número possível de regras com interesse aglomerando itens raros e frequentes. Assim, este estudo foca, inicialmente, uma pesquisa sobre os principais algoritmos de data mining que abordam as regras de associação. A finalidade deste trabalho é examinar as técnicas e algoritmos de extracção de regras de associação já existentes, verificar as principais vantagens e desvantagens dos algoritmos na extracção de regras de associação e, por fim, desenvolver um algoritmo cujo objectivo é gerar regras de associação que envolvem itens raros e frequentes.

Sistema de aquisição de dados em tempo real

Neste trabalho propus-me realizar um Sistema de Aquisição de Dados em Tempo Real via Porta Paralela. Para atingir com sucesso este objectivo, foi realizado um levantamento bibliográfico sobre sistemas operativos de tempo real, salientando e exemplificando quais foram marcos mais importantes ao longo da sua evolução. Este levantamento permitiu perceber o porquê da proliferação destes sistemas face aos custos que envolvem, em função da sua aplicação, bem como as dificuldades, científicas e tecnológicas, que os investigadores foram tendo, e que foram ultrapassando com sucesso. Para que Linux se comporte como um sistema de tempo real, é necessário configura-lo e adicionar um patch, como por exemplo o RTAI ou ADEOS. Como existem vários tipos de soluções que permitem aplicar as características inerentes aos sistemas de tempo real ao Linux, foi realizado um estudo, acompanhado de exemplos, sobre o tipo de arquitecturas de kernel mais utilizadas para o fazer. Nos sistemas operativos de tempo real existem determinados serviços, funcionalidades e restrições que os distinguem dos sistemas operativos de uso comum. Tendo em conta o objectivo do trabalho, e apoiado em exemplos, fizemos um pequeno estudo onde descrevemos, entre outros, o funcionamento escalonador, e os conceitos de latência e tempo de resposta. Mostramos que há apenas dois tipos de sistemas de tempo real o ‘hard’ que tem restrições temporais rígidas e o ‘soft’ que engloba as restrições temporais firmes e suaves. As tarefas foram classificadas em função dos tipos de eventos que as despoletam, e evidenciando as suas principais características. O sistema de tempo real eleito para criar o sistema de aquisição de dados via porta paralela foi o RTAI/Linux. Para melhor percebermos o seu comportamento, estudamos os serviços e funções do RTAI. Foi dada especial atenção, aos serviços de comunicação entre tarefas e processos (memória partilhada e FIFOs), aos serviços de escalonamento (tipos de escalonadores e tarefas) e atendimento de interrupções (serviço de rotina de interrupção - ISR). O estudo destes serviços levou às opções tomadas quanto ao método de comunicação entre tarefas e serviços, bem como ao tipo de tarefa a utilizar (esporádica ou periódica). Como neste trabalho, o meio físico de comunicação entre o meio ambiente externo e o hardware utilizado é a porta paralela, também tivemos necessidade de perceber como funciona este interface. Nomeadamente os registos de configuração da porta paralela. Assim, foi possível configura-lo ao nível de hardware (BIOS) e software (módulo do kernel) atendendo aos objectivos do presente trabalho, e optimizando a utilização da porta paralela, nomeadamente, aumentando o número de bits disponíveis para a leitura de dados. No desenvolvimento da tarefa de hard real-time, foram tidas em atenção as várias considerações atrás referenciadas. Foi desenvolvida uma tarefa do tipo esporádica, pois era pretendido, ler dados pela porta paralela apenas quando houvesse necessidade (interrupção), ou seja, quando houvesse dados disponíveis para ler. Desenvolvemos também uma aplicação para permitir visualizar os dados recolhidos via porta paralela. A comunicação entre a tarefa e a aplicação é assegurada através de memória partilhada, pois garantindo a consistência de dados, a comunicação entre processos do Linux e as tarefas de tempo real (RTAI) que correm ao nível do kernel torna-se muito simples. Para puder avaliar o desempenho do sistema desenvolvido, foi criada uma tarefa de soft real-time cujos tempos de resposta foram comparados com os da tarefa de hard real-time. As respostas temporais obtidas através do analisador lógico em conjunto com gráficos elaborados a partir destes dados, mostram e comprovam, os benefícios do sistema de aquisição de dados em tempo real via porta paralela, usando uma tarefa de hard real-time.

Controlador Boundary-Scan

A crescente complexidade dos sistemas electrónicos associada a um desenvolvimento nas tecnologias de encapsulamento levou à miniaturização dos circuitos integrados, provocando dificuldades e limitações no diagnóstico e detecção de falhas, diminuindo drasticamente a aplicabilidade dos equipamentos ICT. Como forma de lidar com este problema surgiu a infra-estrutura Boundary Scan descrita na norma IEEE1149.1 “Test Access Port and Boundary-Scan Architecture”, aprovada em 1990. Sendo esta solução tecnicamente viável e interessante economicamente para o diagnóstico de defeitos, efectua também outras aplicações. O SVF surgiu do desejo de incutir e fazer com que os fornecedores independentes incluíssem a norma IEEE 1149.1, é desenvolvido num formato ASCII, com o objectivo de enviar sinais, aguardar pela sua resposta, segundo a máscara de dados baseada na norma IEEE1149.1. Actualmente a incorporação do Boundary Scan nos circuitos integrados está em grande expansão e consequentemente usufrui de uma forte implementação no mercado. Neste contexto o objectivo da dissertação é o desenvolvimento de um controlador boundary scan que implemente uma interface com o PC e possibilite o controlo e monitorização da aplicação de teste ao PCB. A arquitectura do controlador desenvolvido contém um módulo de Memória de entrada, um Controlador TAP e uma Memória de saída. A implementação do controlador foi feita através da utilização de uma FPGA, é um dispositivo lógico reconfiguráveis constituído por blocos lógicos e por uma rede de interligações, ambos configuráveis, que permitem ao utilizador implementar as mais variadas funções digitais. A utilização de uma FPGA tem a vantagem de permitir a versatilidade do controlador, facilidade na alteração do seu código e possibilidade de inserir mais controladores dentro da FPGA. Foi desenvolvido o protocolo de comunicação e sincronização entre os vários módulos, permitindo o controlo e monitorização dos estímulos enviados e recebidos ao PCB, executados automaticamente através do software do Controlador TAP e de acordo com a norma IEEE 1149.1. A solução proposta foi validada por simulação utilizando o simulador da Xilinx. Foram analisados todos os sinais que constituem o controlador e verificado o correcto funcionamento de todos os seus módulos. Esta solução executa todas as sequências pretendidas e necessárias (envio de estímulos) à realização dos testes ao PCB. Recebe e armazena os dados obtidos, enviando-os posteriormente para a memória de saída. A execução do trabalho permitiu concluir que os projectos de componentes electrónicos tenderão a ser descritos num nível de abstracção mais elevado, recorrendo cada vez mais ao uso de linguagens de hardware, no qual o VHDL é uma excelente ferramenta de programação. O controlador desenvolvido será uma ferramenta bastante útil e versátil para o teste de PCBs e outras funcionalidades disponibilizadas pelas infra-estruturas BS.

Influência da implementação de um sistema de gestão nas concessões rodoviárias

Se a implementação de Sistemas de Gestão dentro dos padrões recomendados pelas normas individuais de referência, já é prática comum nas empresas nacionais, a implementação de Sistemas Integrados de Gestão (SIG), verdadeiramente contidos uns nos outros como um só, é ainda invulgar. Constitui actualmente emblema de modernidade, enquanto aplicado à construção. Estudar todos os meandros e práticas associadas aos SIG, neste pequeno‐grande mundo, que é o das obras concessionadas, é de facto um grande desafio, não tanto pela novidade do conceito que representa, mas pela possibilidade de idealizar uma proposta de uma sistemática exequível, que me proponho apresentar. Assim, este trabalho baseia‐se numa pesquisa de informação teórica, bem como na prática da implementação de um Sistema Integrado numa empresa de referência no sector – a Empresa de Construções Amândio Carvalho, S.A. e neste caso, concretamente na obra ‐ “VRI: Aeroporto/IP4 – Lote 3”. O objectivo geral baseia‐se em diagnosticar as principais dificuldades e limitações enfrentadas por um sector de actividade, na adopção de um modelo específico de gestão da qualidade, ambiente e segurança no trabalho, baseando‐se nas normas de referência, ISO 9001: 2000, ISO 14001:2004 e OHSAS 18001: 2001. Normas estas, que embora agora tenham sido revistas a primeira e a última, na altura em que a obra decorreu, encontravam‐se em vigor. No caso especifico de estudo, comprova‐se a necessidade de implementação de um Sistema único, que atinja o nível de comprometimento dos recursos financeiros e humanos necessários para a execução de obra, respeitando os princípios apresentados pelo cliente. Pretende‐se ainda demonstrar que a adopção de Sistemas “desintegrados”, poderá conduzir ao colapso da estrutura montada para corresponder aos requisitos propostos.

Estudo geotécnico dos solos do vale do Leça no âmbito de uma obra de requalificação portuária

A expansão da área ocupada pelo Porto de Leixões (Matosinhos e Leça da Palmeira), sobre solos muito compressíveis, de origem fluvial e marinha, leva a que seja necessário recorrer à engenharia para encontrar soluções adequadas à utilização de obras dos fins em vista. Assim, na zona do porto são muitos os projectos de engenharia civil/geotécnica executados nestes solos. Como exemplo, podem citar-se a Consolidação do Terrapleno e Construção dos Caminhos de Rolamento do Terminal de Contentores TC4S, a Reabilitação de um troço com 110m, do Cais Sul e do Cais Nascente da Doca nº 4 e a Construção da Portaria Principal do Porto de Leixões, todos no vale fóssil do rio Leça. São vastos os métodos a usar para o melhoramento destes solos, a colocação de colunas de brita, com o objectivo de reforçar o solo, aumentando a sua capacidade de carga e funcionando como drenos verticais, para solucionar o problema das deformações excessivas durante e após o final da obra, uma alternativa consiste em induzir a aceleração da consolidação da camada de solo mole, o uso de pré-carregamento e drenos verticais são usuais. Quando o tempo de concretização da obra exige que o aterro seja utilizado de imediato, uma solução viável é a colocação de estacas, que transferem o peso do aterro, ou parte dele, para camadas mais competentes. Também se pode proceder à retirada do solo original e substituí-lo por outro de qualidade superior. A mais recente técnica de melhoria de solos por injecção - jet grouting - é utilizada em diversas situações, incluindo obras provisórias e definitivas. O presente trabalho visa descrever, em função dos diversos factores, o comportamento do solo face aos vários métodos utilizados e os objectivos pretendidos que serão abordados no enquadramento empírico do trabalho.