Distributed energy resource short-term scheduling using signaled particle swarm optimization

Distributed Energy Resources (DER) scheduling in smart grids presents a new challenge to system operators. The increase of new resources, such as storage systems and demand response programs, results in additional computational efforts for optimization problems. On the other hand, since natural resources, such as wind and sun, can only be precisely forecasted with small anticipation, short-term scheduling is especially relevant requiring a very good performance on large dimension problems. Traditional techniques such as Mixed-Integer Non-Linear Programming (MINLP) do not cope well with large scale problems. This type of problems can be appropriately addressed by metaheuristics approaches. This paper proposes a new methodology called Signaled Particle Swarm Optimization (SiPSO) to address the energy resources management problem in the scope of smart grids, with intensive use of DER. The proposed methodology’s performance is illustrated by a case study with 99 distributed generators, 208 loads, and 27 storage units. The results are compared with those obtained in other methodologies, namely MINLP, Genetic Algorithm, original Particle Swarm Optimization (PSO), Evolutionary PSO, and New PSO. SiPSO performance is superior to the other tested PSO variants, demonstrating its adequacy to solve large dimension problems which require a decision in a short period of time.

A eficácia entre duas intervenções na Síndrome do Canal Cárpico

A Síndrome do Canal Cárpico (SCC) é a neuropatia compressiva mais comum do membro superior, causada pela compressão direta sobre o nervo mediano no interior do canal cárpico.Os resultados deste estudo mostram em cada um dos grupos, após a intervenção, uma melhoria estatisticamente significativa da sintomatologia no G-AFN (p=0,02) e no GTRN/ EAA (p=0,004) e uma melhoria estatisticamente significativa do estado funcional no G-AFN (p=0,022). Verificamos também em cada um dos grupos, após a intervenção, uma melhoria estatisticamente significativa na “Força de preensão” (p=0,005), na “Pinça polegar/dedo indicador” (p=0,021), na “Pinça polegar/dedo médio” (p=0,026) e “Pinça polegar/dedo anular” (p=0,026) no G-AFN, e uma melhoria estatisticamente significativa na “Pinça polegar/indicador” (p=0,016), na “Pinça polegar/dedo médio” (p=0,035), na “Pinça polegar/dedo anular” (p=0,010), na “Pinça trípode” (p=0,005) e na “Pinça lateral” (p=0,051) no G-TRN/EAA. Após a intervenção, não verificamos diferenças estatisticamente significativas nos valores das escalas de gravidade de sintomas (p=0,853) e de estado funcional (p=0,148) entre os grupos, mas diferenças estatisticamente significativas nos valores dos testes neurofisiológicos (p=0,047) e força de preensão da mão (p=0,005). Do estudo, concluímos que a utilização da intervenção articular/fascial/neural (AFN) e a intervenção com tala de repouso noturna e exercícios de auto alongamento (TRN/EAA), beneficia os indivíduos com SCC não severa, como nos casos incipientes, ligeiros ou moderados. Os indivíduos com esta condição clínica apresentam sintomatologia caraterística de dor, parestesia, especialmente noturna e disfunção muscular da mão. Tais manifestações originam perda funcional com implicações nas áreas de desempenho ocupacional, nomeadamente, nas atividades da vida diária, produtivas e de lazer. O tratamento conservador na SCC não severa, como nos casos incipientes, ligeiros e moderados, apesar de controverso, é recomendado. O tema suscita o nosso interesse, razão pela qual nos propomos realizar um estudo experimental em indivíduos com o diagnóstico clínico de SCC não severa e aplicar num grupo a intervenção articular, fascial e neural (AFN) e noutro grupo a intervenção com tala de repouso noturna e exercícios de auto alongamento (TRN/EAA). O estudo tem como principais objetivos, por um lado, verificar o impacto das intervenções em cada um dos grupos e, por outro lado, comparar o seu impacto entre os grupos, no que respeita à gravidade de sintomas, ao estado funcional, à força de preensão da mão e força de pinças finas. Fomos também comparar os resultados dos testes neurofisiológicos (Velocidade de Condução Motora) antes e depois da intervenção AFN e da intervenção com TRN/EAA, e averiguar o seu impacto nos valores da latência motora distal e da velocidade de condução sensitiva, entre os grupos. Identificamos também quais as variáveis sócio demográficas e as que caraterizam a patologia que estão relacionadas com o problema em estudo e com os valores obtidos com as escalas do Boston Carpal Tunnel Questionnaire (BCTQ), no grupo articular, fascial e neural (G-AFN) e no grupo com tala de repouso noturna e exercícios de auto alongamento (G-TRN/EAA). Para a concretização do estudo, recorremos a uma amostra de 23 indivíduos de ambos os sexos do Hospital Curry Cabral, Empresa Pública Empresarial -Centro Hospitalar de Lisboa Central (HCC, EPE -CHLC).

Efeito de um treino neuromuscular no tempo de reacção dos peroniais em jovens futebolistas

Objectivo: verificar a influência de um programa neuromuscular de 6 semanas no tempo de reacção dos peroniais, em jovens futebolistas. Métodos: Foi realizado um estudo quasi-experimental, cuja amostra foi constituída por um grupo experimental (n=14) e um de controlo (n=14). O grupo experimental realizou um programa de treino neuromuscular durante 6 semanas, com exercícios terapêuticos, enquanto o grupo controlo continuou com a sua actividade física habitual. Foi utilizado um trapdoor e electromiografia de superfície para avaliar o tempo de reacção dos músculos peroniais antes e após a aplicação do programa de exercícios, em ambos os grupos. O teste t para amostras independentes foi utilizado para comparar o tempo de reacção entre os dois grupos. O teste t para amostras emparelhadas foi efectuado para comparar a média das diferenças entre os dois momentos para ambos os grupos. Ambos os testes foram realizados para um nível de significância de 5%. Resultados: Verificou-se uma diminuição significativa no tempo de reacção do curto (p=0,022) e do longo peronial (p=0,007) no grupo experimental. Conclusão: O programa de treino neuromuscular promoveu uma diminuição do tempo de reacção dos peroniais.

Electrocatalytic evaluation of DNA damage by superoxide radical for antioxidant capacity assessment

The integrity of DNA purine bases was herein used to evaluate the antioxidant capacity. Unlike other DNA-based antioxidant sensors reported so far, the damaging agent chosen was the O 2 radical enzymatically generated by the xanthine/xanthine oxidase system. An adenine-rich oligonucleotide was adsorbed on carbon paste electrodes and subjected to radical damage in the presence/absence of several antioxidant compounds. As a result, partial damage on DNA was observed. A minor product of the radical oxidation was identified by cyclic voltammetry as a diimine adenine derivative also formed during the electrochemical oxidation of adenine/guanine bases. The protective efficiency of several antioxidant compounds was evaluated after electrochemical oxidation of the remaining unoxidized adenine bases, by measuring the electrocatalytic current of NADH mediated by the adsorbed catalyst species generated. A comparison between O 2 and OH radicals as a source of DNA lesions and the scavenging efficiency of various antioxidant compounds against both of them is discussed. Finally, the antioxidant capacity of beverages was evaluated and compared with the results obtained with an optical method.

Use of solvent extraction to remediate soils contaminated with hydrocarbons

The main objective of this research is to exploit the possibility of using an ex situ solvent extraction technique for the remediation of soils contaminated with semi-volatile petroleum hydrocarbons. The composition of the organic phase was chosen in order to form a single phase mixture with an aqueous phase and simultaneously not being disturbed (forming stable emulsions) by the soil particles hauling the contaminants. It should also permit a regeneration of the organic solvent phase. As first, we studied the miscibility domain of the chosen ternary systems constituted by ethyl acetate–acetone–water. This system proved to satisfy the previous requirements allowing for the formation of a single liquid phase mixture within a large spectrum of compositions, and also allowing for an intimate contact with the soil. Contaminants in the diesel range within different functional groups were selected: xylene, naphthalene and hexadecane. The analytical control was done by gas chromatography with FID detector. The kinetics of the extractions proved to be fast, leading to equilibrium after 10 min. The effect of the solid–liquid ratio on the extraction efficiency was studied. Lower S/L ratios (1:8, w/v) proved to be more efficient, reaching recoveries in the order of 95%. The option of extraction in multiple contacts did not improve the recovery in relation to a single contact. The solvent can be regenerated by distillation with a loss around 10%. The contaminants are not evaporated and they remain in the non-volatile phase. The global results show that the ex situ solvent extraction is technically a feasible option for the remediation of semi-volatile aromatic, polyaromatic and linear hydrocarbons.

Common genetic polymorphisms in the ABCB1 gene are associated with risk of major depressive disorder in male Portuguese individuals

Major depressive disorder (MDD) is a highly prevalent disorder, which has been associated with an abnormal response of the hypothalamus–pituitary–adrenal (HPA) axis. Reports have argued that an abnormal HPA axis response can be due to an altered P-Glycoprotein (P-GP) function. This argument suggests that genetic polymorphisms in ABCB1 may have an effect on the HPA axis activity; however, it is still not clear if this influences the risk of MDD. Our study aims to evaluate the effect of ABCB1 C1236T, G2677TA and C3435T genetic polymorphisms on MDD risk in a subset of Portuguese patients. DNA samples from 80 MDD patients and 160 control subjects were genotyped using TaqMan SNP Genotyping assays. A significant protection for MDD males carrying the T allele was observed (C1236T: odds ratio (OR) = 0.360, 95% confidence interval [CI]: [0.140– 0.950], p = 0.022; C3435T: OR= 0.306, 95% CI: [0.096–0.980], p = 0.042; and G2677TA: OR= 0.300, 95% CI: [0.100– 0.870], p = 0.013). Male Portuguese individuals carrying the 1236T/2677T/3435T haplotype had nearly 70% less risk of developing MDD (OR = 0.313, 95% CI: [0.118–0.832], p = 0.016, FDR p = 0.032). No significant differences were observed regarding the overall subjects. Our results suggest that genetic variability of the ABCB1 is associated with MDD development in male Portuguese patients. To the best of our knowledge, this is the first report in Caucasian samples to analyze the effect of these ABCB1 genetic polymorphisms on MDD risk.

Laccase–Prussian blue film–graphene doped carbon paste modified electrode for carbamate pesticides quantification

A novel enzymatic biosensor for carbamate pesticides detection was developed through the direct immobilization of Trametes versicolor laccase on graphene doped carbon paste electrode functionalized with Prussianblue films (LACC/PB/GPE). Graphene was prepared by graphite sonication-assisted exfoliation and characterized by transmission electron microscopy and X-ray photoelectron spectro- scopy. The Prussian blue film electrodeposited onto graphene doped carbon paste electrode allowed considerable reduction of the charge transfer resistance and of the capacitance of the device.The combined effects of pH, enzyme concentration and incubation time on biosensor response were optimized using a 23 full-factorial statistical design and response surface methodology. Based on the inhibition of laccase activity and using 4-aminophenol as redox mediator at pH 5.0,LACC/PB/GPE exhibited suitable characteristics in terms of sensitivity, intra-and inter-day repeatability (1.8–3.8% RSD), reproducibility (4.1 and 6.3%RSD),selectivity(13.2% bias at the higher interference: substrate ratios tested),accuracy and stability(ca. twenty days)for quantification of five carbamates widely applied on tomato and potato crops.The attained detection limits ranged between 5.2×10−9 mol L−1(0.002 mg kg−1 w/w for ziram)and 1.0×10−7 mol L−1 (0.022 mg kg−1 w/w for carbofuran).Recovery values for the two tested spiking levels ranged from 90.2±0.1%(carbofuran)to 101.1±0.3% (ziram) for tomato and from 91.0±0.1%(formetanate)to 100.8±0.1%(ziram)for potato samples.The proposed methodology is appropriate to enable testing pesticide levels in food samples to fit with regulations and food inspections.

Characterization of middle-ear condition of Oporto daycare children up-to 3 years-old: A cross sectional study

Objective The aim of this study was to determine tympanometric values of children who attend Oporto daycare centers and further analyze any relations with host and environmental factors. Methods Cross sectional study in a randomly selected sample of 117 daycare children up-to 3-years old from Oporto. Tympanometric measures were collected. Results Children presented in left ear (LE) a mean peak pressure (PP) of −156.53 daPa and a mean compliance of 0.16 cm3. Right ear (RE) revealed a PP of −145.61 daPa and a compliance of 0.19 cm3. Normal tympanograms (type A) had a lower frequency than abnormal tympanograms (type B and type C). There was a positive association between age and compliance (LE: p = 0.016; RE: p = 0.013) and between the presence of rhinorrhea and PP (LE: p = 0.002; RE: p < 0.05). Abnormal tympanograms were more frequent in Spring (RE: p = 0.009), in younger children (LE: p = 0.03) and in children that had rhinorrhea (LE: p = 0.002; RE: p = 0.044). Healthy children had a mean PP of −125.19 daPa and a mean compliance of 0.21 cm3 in LE and a mean PP of −144.27 daPa and a mean compliance of 0.22 cm3 in RE. Conclusion Tympanometric measures presented in this paper may be applicable to Oporto daycare children up-to 3 years-old. Most of daycare children revealed abnormal tympanograms. Age, rhinorrhea and season influenced children's middle-ear condition.

Optimização e Validação da Produção de [13n]-Nh3 para Estudos Clínicos de Tomografia por Emissão de Positrões na Avaliação da Perfusão Miocárdica

A par das patologias oncológicas, as doenças do foro cardíaco, em particular a doença arterial coronária, são uma das principais causas de morte nos países industrializados, devido sobretudo, à grande incidência de enfartes do miocárdio. Uma das formas de diagnóstico e avaliação desta condição passa pela obtenção de imagens de perfusão miocárdica com radionuclídeos, realizada por Tomografia por Emissão de Positrões (PET). As soluções injectáveis de [15O]-H2O, [82Rb] e [13N]-NH3 são as mais utilizadas neste tipo de exame clínico. No Instituto de Ciências Nucleares Aplicadas à Saúde (ICNAS), a existência de um ciclotrão tem permitido a produção de uma variedade de radiofármacos, com aplicações em neurologia, oncologia e cardiologia. Recentemente, surgiu a oportunidade de iniciar exames clínicos com [13N]-NH3 para avaliação da perfusão miocárdica. É neste âmbito que surge a oportunidade do presente trabalho, pois antes da sua utilização clínica é necessário realizar a optimização da produção e a validação de todo o processo segundo as normas de Boas Práticas Radiofarmacêuticas. Após uma fase de optimização do processo, procedeu-se à avaliação dos parâmetros físico-químicos e biológicos da preparação de [13N]-NH3, de acordo com as indicações da Farmacopeia Europeia (Ph. Eur.) 8.2. De acordo com as normas farmacêuticas, foram realizados 3 lotes de produção consecutivos para validação da produção de [13N]-NH3. Os resultados mostraram um produto final límpido e ausente de cor, com valores de pH dentro do limite especificado, isto é, entre 4,5 e 8,5. A pureza química das amostras foi verificada, uma vez que relativamente ao teste colorimétrico, a tonalidade da cor da solução de [13N]-NH3 não era mais intensa que a solução de referência. As preparações foram identificadas como sendo [13N]-NH3, através dos resultados obtidos por cromatografia iónica, espectrometria de radiação gama e tempo de semi-vida. Por examinação do cromatograma obtido com a solução a ser testada, observou-se que o pico principal possuia um tempo de retenção aproximadamente igual ao pico do cromatograma obtido para a solução de referência. Além disso, o espectro de radiação gama mostrou um pico de energia 0,511 MeV e um outro adicional de 1,022 MeV para os fotões gama, característico de radionuclídeos emissores de positrões. O tempo de semi-vida manteve-se dentro do intervalo indicado, entre 9 e 11 minutos. Verificou-se, igualmente, a pureza radioquímica das amostras, correspondendo um mínimo de 99% da radioactividade total ao [13N], bem como a pureza radionuclídica, observando-se uma percentagem de impurezas inferiores a 1%, 2h após o fim da síntese. Os testes realizados para verificação da esterilidade e determinação da presença de endotoxinas bacterianas nas preparações de [13N]-NH3 apresentaram-se negativos.Os resultados obtidos contribuem, assim, para a validação do método para a produção de [13N]-NH3, uma vez que cumprem os requisitos especificados nas normas europeias, indicando a obtenção de um produto seguro e com a qualidade necessária para ser administrado em pacientes para avaliação da perfusão cardíaca por PET.

A Data Mining Framework for Electric Load Profiling

This paper consists in the characterization of medium voltage (MV) electric power consumers based on a data clustering approach. It is intended to identify typical load profiles by selecting the best partition of a power consumption database among a pool of data partitions produced by several clustering algorithms. The best partition is selected using several cluster validity indices. These methods are intended to be used in a smart grid environment to extract useful knowledge about customers’ behavior. The data-mining-based methodology presented throughout the paper consists in several steps, namely the pre-processing data phase, clustering algorithms application and the evaluation of the quality of the partitions. To validate our approach, a case study with a real database of 1.022 MV consumers was used.

Supercondensadores

Uma nova tecnologia, os EDLC, também denominados por supercondensadores, tem-se tornado numa importante e aliciante área de interesse. Estes regem-se pelos mesmos princípios fundamentais dos condensadores clássicos, no entanto possibilitam receber capacidades superiores, devido a uma maior área de superfície e a um dielétrico menos espesso. Esta particularidade permite obter uma maior densidade energética, comparativamente com os condensadores clássicos e uma maior densidade de potência, comparativamente com as baterias. Consequentemente a utilização de supercondensadores tem aumentado, representando já uma alternativa fiável, segura e amiga do ambiente, em detrimento das baterias comuns. Assim, este projeto tem como principais objetivos, identificar os diferentes tipos de supercondensadores, apresentar as vantagens de cada tipo e explorar a sua resposta, quer no domínio das frequências quer no domínio dos tempos, e por fim modelá-los recorrendo a componentes elétricos clássicos, nomeadamente resistências e condensadores. A modelação foi realizada recorrendo ao MALTAB, através da função de minimização fminunc e foram construídos quatro modelos equivalentes, com o objetivo de modelar a resposta dos vários EDLC analisados. Por escassez de tempo o principal foco de análise recaiu sobre o EDLC de 0,022 F.

Sulfadiazine-selective determination in aquaculture environment: Selective potentiometric transduction by neutral or charged ionophores

Solid-contact sensors for the selective screening of sulfadiazine (SDZ) in aquaculture waters are reported. Sensor surfaces were made from PVC membranes doped with tetraphenylporphyrin-manganese(III) chloride, α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, or γ-cyclodextrin ionophores that were dispersed in plasticizer. Some membranes also presented a positive or a negatively charged additive. Phorphyrin-based sensors relied on a charged carrier mechanism. They exhibited a near-Nernstian response with slopes of 52 mV decade−1 and detection limits of 3.91 × 10−5 mol L−1. The addition of cationic lipophilic compounds to the membrane originated Nernstian behaviours, with slopes ranging 59.7–62.0 mV decade−1 and wider linear ranges. Cyclodextrin-based sensors acted as neutral carriers. In general, sensors with positively charged additives showed an improved potentiometric performance when compared to those without additive. Some SDZ selective membranes displayed higher slopes and extended linear concentration ranges with an increasing amount of additive (always <100% ionophore). The sensors were independent from the pH of test solutions within 2–7. The sensors displayed fast response, always <15 s. In general, a good discriminating ability was found in real sample environment. The sensors were successfully applied to the fast screening of SDZ in real waters samples from aquaculture fish farms. The method offered the advantages of simplicity, accuracy, and automation feasibility. The sensing membrane may contribute to the development of small devices allowing in locus measurements of sulfadiazine or parent-drugs.

Responses of the alga Pseudokirchneriella subcapitata to long-term exposure to metal stress

The green alga Pseudokirchneriella subcapitata has been widely used in ecological risk assessment, usually based on the impact of the toxicants in the alga growth. However, the physiological causes that lead algal growth inhibition are not completely understood. This work aimed to evaluate the biochemical and structural modifications in P. subcapitata after exposure, for 72 h, to three nominal concentrations of Cd(II), Cr(VI), Cu(II) and Zn(II), corresponding approximately to 72 h-EC10 and 72 h-EC50 values and a high concentration (above 72 h-EC90 values). The incubation of algal cells with the highest concentration of Cd(II), Cr(VI) or Cu(II) resulted in a loss of membrane integrity of ~16, 38 and 55%, respectively. For all metals tested, an inhibition of esterase activity, in a dose-dependent manner, was observed. Reduction of chlorophyll a content, decrease of maximum quantum yield of photosystem II and modification of mitochondrial membrane potential was also verified. In conclusion, the exposure of P. subcapitata to metals resulted in a perturbation of the cell physiological status. Principal component analysis revealed that the impairment of esterase activity combined with the reduction of chlorophyll a content were related with the inhibition of growth caused by a prolonged exposure to the heavy metals.