Sensores em fibra óptica para monitorização ambiental

Fruto da crescente preocupação face à bioacumulação e bioconcentração de poluentes e conscientização dos efeitos do aquecimento global, nos últimos anos têm sido adoptadas inúmeras acções e medidas que visam o controlo de parâmetros indicadores da qualidade do meio, a detecção de substâncias potencialmente perigosas e a promoção/utilização de energias alternativas não poluentes. Neste âmbito, a monitorização em tempo real revela-se fundamental para a análise contínua do equilíbrio dos ecossistemas. Neste contexto, os sensores de fibra óptica, mais concretamente os sensores químicos em fibra óptica possuem um conjunto de características, como por exemplo a miniaturização, baixo custo, versatilidade, biocompatibilidade, capacidade de monitorização remota, que representam uma alternativa tecnológica e economicamente viável. Por outro lado, a utilização de redes de difracção em sensores de fibra óptica, é em adição uma mais-valia para este tipo de sistemas, as redes de período longo pela sua sensibilidade intrínseca ao índice de refracção, e as redes de Bragg pela sua facilidade de interrogação e facilidade de multiplexagem. A presente dissertação tem por objectivo o estudo, desenvolvimento e análise de sensores em fibra óptica para monitorização de espaços ambientais. O presente documento encontra-se organizado em cinco capítulos. O capítulo 1 faz um enquadramento dos sensores de fibra óptica para monitorização ambiental dando relevo aos sensores químicos em fibra óptica. No capítulo 2 expõe-se o conjunto de conceitos necessários para a compreensão do trabalho. A começar pelas redes de difracção em fibra óptica e a suas potencialidades como elementos sensores. Algumas configurações foram detalhadas assim como alguns princípios para interrogação das mesmas. A medição multi-parâmetro e o fabrico de membranas de sensibilidade selectiva são também abordados. O Capitulo 3 refere a primeira configuração desenvolvida, trata-se de um sensor interferométrico baseado numa cavidade Fabry-Pérot, constituído por uma rede de Bragg e a reflectividade da ponta da fibra. O objectivo do sensor é a monitorização do ácido acético e outras espécies carboxílicas em bioreactores. Para tornar a configuração sensível ao ácido foi aplicado um revestimento de Silane-PVP à extremidade da fibra. A configuração sensora demonstrada aufere de características favoráveis, como excelente resolução, resposta linear, não utilização de indicadores, leitura em reflexão e o facto de operar na janela espectral das telecomunicações. O Capítulo 4 apresenta a segunda configuração desenvolvida que tem por objectivo a medição simultânea de salinidade e temperatura. A medição de salinidade é baseada no índice de refracção. Trata-se de um sensor de intensidade auto-referenciado, baseado em três redes de difracção. Uma rede de período longo sensível ao índice de refracção e temperatura e duas redes de Bragg, para interrogação da da rede de período longo e compensação de temperatura. Para discriminação dos parâmetros de interesse foi utilizado o método matricial. A configuração exposta exibe características favoráveis, como excelente resolução, resposta linear, discriminação de índice de refracção e temperatura, leitura em reflexão e o facto de operar na janela espectral das telecomunicações. O Capitulo 5 contém as conclusões e comentários finais ao trabalho. No final da tese seguem-se os anexos, onde se encontram as publicações e comunicações resultantes do trabalho realizado.

Avaliação de recursos genéticos agrícolas: análise nutricional e anti-nutricional de variedades regionais de feijão (Phaseolus vulgaris L.)

O presente trabalho teve como objectivo proceder à avaliação da qualidade nutricional de 20 variedades regionais de Phaseolus vulgaris L. e à análise comparativa dos parâmetros bioquímicos (nutricionais e anti-nutricionais) obtidos recorrendo às técnicas analíticas convencionais por química molhada e de NIRS (Near Infra-Red Spectroscopy). Uma tipificação das variedades regionais de feijão foi realizada recorrendo a sete parâmetros ou caracteres (traits) nutricionais compreendidos em humidade, proteína bruta, lípidos totais, açúcares solúveis, amido, cinzas e minerais. A faseolamina foi incluída na tipificação do feijão como parâmetro anti-nutricional enquanto inibidor de enzimas digestivas. A variedade que apresentou uma melhor qualidade nutricional foi o feijão vermelho (ISOP 00724), enquanto que o feijão Filipe (ISOP 00478) apresentou uma maior actividade inibitória da PPA (amilase do pâncreas suíno), contribuindo de igual forma como uma característica de qualidade deste feijão. A aplicação de técnicas de quimiometria na quantificação dos vários parâmetros de qualidade nutricional, através da técnica de NIRS, permitiu o desenvolvimento dos modelos PLS globais após a colecção dos valores de referência e obtenção dos respectivos espectros de cada ISOP em análise. A análise comparativa dos parâmetros nutricionais, recorrendo às técnicas analíticas convencionais por química molhada e de NIRS, permitiu relacionar os parâmetros cinzas e proteína bruta como os principais critérios nutricionais para distinção das variedades regionais quanto à sua qualidade, ao diferirem significativamente relativamente aos parâmetros restantes. A partir destas duas técnicas, conclui-se que a espectroscopia NIR associada a técnicas de análise multivariada consegue quantificar os parâmetros em estudo, permitindo distinguir amostras das variedades regionais, quanto às suas características nutricionais, exigindo uma preparação reduzida da amostra, com consequente custo de análise muito reduzido. Este trabalho representou o início de uma base de fenotipagem a partir de caracteres nutricionais, estabelecendo-se um perfil das variedades regionais de feijão e avaliação da importância dos caracteres na sua distinção e tipagem.

WISE-MUSE Mobile: aplicação móvel para monitorização ambiental de museus

Manter o património histórico, natural e artístico por muitos anos é de vital importância pois, sem este património, as gerações não poderiam ter conhecimento nem aprender todos os grandes acontecimentos que têm passado ao longo dos anos num determinado país. Para evitar que esse património se perca foi criado o projecto WISE-MUSE, que tem como objectivo principal a conservação preventiva de obras de arte através de monitorização ambiental, usando uma Rede de Sensores Sem Fios (RSSF) quer para recolher dados quer para transmiti-los. Apesar do projecto WISE-MUSE ser relevante para todos os museus, em geral, este foi aplicado ao caso específico do Museu da Baleia, localizado na Ilha da Madeira, em Portugal. Inicialmente, este projecto preocupava-se essencialmente com a monitorização ambiental das salas de exposição e das câmaras frigoríficas, usando uma rede de sensores sem fios distribuídos pelos espaços em questão. Uma RSSF permite obter dados essenciais à preservação das obras de arte num museu, de uma forma fácil e continua. Para tal, foram usados diferentes tipos de sensores para capturar parametros ambientais, tais como temperatura, humidade, luminosidade, CO e CO2. Um dos objectivos principais do projecto WISE-MUSE é conseguir visualizar as medições recebidas pelos sensores sem fios, de uma forma rápida e fiável, para que quando seja detectado algum problema, os responsáveis pelo museu possam actuar a tempo e resolver o problema sem danos maiores. Tendo em vista este objectivo, este trabalho de mestrado consistiu no desenvolvimento de uma aplicação móvel que permita a visualização e análise dos respectivos dados, em tempo real e independentemente do local onde os utilizadores se encontrem, enviando-lhes alertas caso seja detectado algum parâmetro com valores fora do normal. Esta aplicação foi implementada sobre o sistema operativo Android, por ser um dos mais usados por todo o mundo, assim como graças à sua facilidade de utilização quer por parte dos programadores quer por parte dos utilizadores finais.

Um programa de treino da criatividade: estudo exploratório com alunos do 1º Ciclo

A ideia de que os recursos ambientais exercem forte influência no desenvolvimento da criatividade é hoje, unanimemente aceite pela comunidade científica, sendo a Escola perspetivada como o contexto ideal para a promover (Alencar, 2000). Este estudo desenrola-se em contexto escolar e é seu propósito contribuir com informações úteis e meios necessários para a promoção da criatividade na Escola. Ao longo deste estudo procuramos comprovar a ideia consensualmente assumida pelos especialistas desta área, de que a criatividade pode ser desenvolvida através do treino, sendo os programas criativos favoráveis neste domínio (Fleith, Renzulli, & Westberg, 2002). A componente empírica assumiu como objetivo principal avaliar os efeitos de um programa de escrita no desenvolvimento da criatividade em alunos de 1.º Ciclo. O estudo utiliza um design experimental com avaliação pré-teste e pós-teste, com um grupo controlo. A amostra é constituída por 76 alunos a frequentar o 3.º e 4.º anos de escolaridade, em escolas públicas da RAM. Para alcançar os objetivos a que se propôs este estudo foi necessário avaliar a realização criativa dos alunos recorrendo ao Teste de Pensamento Criativo de Torrance (TTCT-Figurativo, Versão A) (1992) e um outro elemento avaliativo designado histórias futuristas. Os resultados quantitativos permitem-nos afirmar que o programa teve efeito significativo no desenvolvimento da criatividade no grupo experimental para os vários parâmetros avaliados pelo TTCT- Figurativo, à exceção da fluência. Também os resultados obtidos através das histórias futuristas revelam desenvolvimento de criatividade neste grupo de alunos. Considerando de uma forma mais específica, o efeito de interação entre as variáveis momentos de avaliação, o grupo de pertença e ano escolar verificamos que este só acontece para o parâmetro abstração de títulos, mas ao considerar-se a análise do efeito das variáveis momento, grupo e género encontramos interação entre elas nos parâmetros da fluência, originalidade e vigor criativo, beneficiando o género feminino. Os resultados alcançados pela investigação reforçam a ideia de que o investimento em programas criativos em contexto escolar, podem ser uma estratégia pedagógica necessária e pertinente para a Educação.

Patologias na formulação de um betão na ilha da Madeira

Existem diversos métodos de formular a composição de um betão, dos quais, este estudo realça a metodologia aplicada às curvas de referência, nomeadamente a de Faury. No âmbito desta dissertação, o estudo do betão foi focado nas propriedades da resistência à compressão e trabalhabilidade, e nos factores que as influenciam para a obtenção dos resultados pretendidos. A dificuldade deste estudo surgiu na obtenção da trabalhabilidade desejada, derivada do tipo de agregados existentes na empresa e incertezas na quantificação da água de amassadura. Esta foi analisada, com especial destaque, para os parâmetros de absorção e humidade, em que o ensaio normativo da obtenção da capacidade de absorção dos agregados, poderá não ser o mais indicado para quantificar o valor real deste parâmetro. Notou-se que o método de Faury para determinar a água de amassadura, não era o mais indicado, por não ter em conta os parâmetros anteriormente referidos. Foram realizados diversos ensaios de obtenção de parâmetros necessários para efectuar uma formulação acertada. Foram também realizadas diversas amassaduras, com composições distintas, de forma a analisar a sua influência nos resultados. Estes foram analisados através de critérios de conformidade, para classificação do betão em termos de resistência. Foi possível concluir que os resultados da formulação da composição do betão, dependem muito da qualidade dos agregados utilizados, como a sua forma, porosidade e homogeneidade do material pétreo. De acordo com os resultados experimentais, foi concluída a existência de uma insuficiência de finos nas composições criadas para o betão, sugerindo uma curva real granulometria de referência para potencializar a trabalhabilidade para o tipo de agregados utilizados neste estudo.

Relação entre a actividade física e inactividade física, envolvimento físico, comportamentos alimentares e percentagem de massa gorda: um estudo comparativo entre duas amostras da R.A.M. e da R.A.A.

Os padrões baixos de Actividade Física (AF), com aumento de tempo em actividades sedentárias (ActSed), num envolvimento natural (EnvN) desafiador e um elevado consumo de alimentos processados (AliPro) e de bebidas açucaradas (BeAçu), são factores responsáveis pelo aumento da obesidade nos jovens. Este trabalho tem por objectivo caracterizar os alunos do 7º ano de escolaridade, de duas escolas: Região Autónoma da Madeira (R.A.M.) e outra nos Açores (R.A.A.), bem como estudar as relações entre as variáveis AFg, ActSed, EnvN, o consumo dos AliPro e de BeAçu, e os indicadores de adiposidade. O total da amostra consistiu em 337 alunos (164 rapazes e 173 raparigas), sendo 123 da escola da R.A.A. e 214 da escola da R.A.M., ambas de um meio medianamente urbano. Os participantes preencheram questionários acerca da AF (Crocker, Bailey, Faulkner, Kowalski & McGrath, 1997), percepção de envolvimento físico (Evenson et al., 2006), ActSed e consumo alimentar (Wilson, Magarey & Mastersson, 2008). Foi efectuada a avaliação ao nível do peso, altura e pregas de adiposidade tricipital e geminal (Cooper, 2007). A %MG foi calculada segundo a fórmula de Slaughter et al.(1988) e os participantes classificados segundo as categorias de Lohman (1987). Os alunos reportaram resultados baixos nos níveis de AF, e em média um dispêndio de 3 horas por dia em ActSed. Cada participante afirma consumir aproximadamente 3 AliPro e 1 BeAçu por dia. No parâmetro da %MG, os resultados de ambas as escolas foram considerados alarmantes. Foram encontradas diferenças não significativas, entre as duas escolas, nos parâmetros de AF, ActSed, consumo de AliPro e BeAçu, EnvN e %MG (p> 0,05). Correlações moderadas entre as ActSed e o consumo de BeAçu; e fracas entre o EnvN, BeAçu e AliPro, e AliPro com o IMC e %MG. Em suma, ocorrem necessidades de hábitos de AF para a prevenção da obesidade.

Aderência de varões GFRP no betão

A utilização de varões de fibra de vidro (GFRP) em alternativa ao aço em estruturas de betão armado representa uma mais-valia no que respeita a ambientes agressivos, nomeadamente ambientes altamente corrosivos. No entanto a elevada flexibilidade e o comportamento elástico até à rotura levam a comportamentos distintos no que se refere ao seu dimensionamento. A sua aceitação no universo da construção está dependente de uma melhor compreensão do comportamento estrutural deste material. Desta forma a aderência constitui um dos aspetos mais básicos do comportamento estrutural, visto que representa a qualidade da transmissão de tensões das armaduras para o betão. Este parâmetro representa um fator determinante para o cálculo do comprimento de amarração nos códigos de dimensionamento. De acordo com o exposto, esta dissertação tem como objetivo o estudo do comportamento da aderência entre o betão e os varões GFRP. O programa experimental é constituído por dois tipos de ensaio, 18 ensaios de arrancamento com longo comprimento de ancoragem e 18 ensaios com curto comprimento de ancoragem, com intuito de avaliar a influência do diâmetro, do comprimento embebido e do material do varão no comportamento da aderência. Observou-se que as tensões desenvolvidas pelos varões GFRP, num ensaio de tração pura, diminuem consoante o diâmetro do varão aumenta. As tensões de aderência média diminuem com o aumento do comprimento embebido de varão. Os comprimentos de ancoragem ótimos dos varões GFRP aumentam consoante o aumento do diâmetro do varão, no entanto este valor representa cerca de 27 diâmetros do varão em causa. A nível local, verificou-se que as tensões de aderência aumentam conforme o aumento do diâmetro e que as tensões de aderência observadas nos varões GFRP são inferiores aquelas registadas nos varões de aço. Os resultados demonstraram que o confinamento dos provetes é um fator determinante no desenvolvimento de elevadas tensões, principalmente nos varões GFRP de maiores diâmetros, este fator deverá ser tido em conta em trabalhos experimentais futuros.