Application of neural networks for pavement evaluation

As vias de comunicação são indispensáveis para o desenvolvimento de uma nação, económica e socialmente. Num mundo globalizado, onde tudo deve chegar ao seu destino no menor espaço de tempo, as vias de comunicação assumem um papel vital. Assim, torna-se essencial construir e manter uma rede de transportes eficiente. Apesar de não ser o método mais eficiente, o transporte rodoviário é muitas vezes o mais económico e possibilita o transporte porta-a-porta, sendo em muitos casos o único meio de transporte possível. Por estas razões, o modo rodoviário tem uma quota significativa no mercado dos transportes, seja de passageiros ou mercadorias, tornando-o extremamente importante na rede de transportes de um país. Os países europeus fizeram um grande investimento na criação de extensas redes de estradas, cobrindo quase todo o seu território. Neste momento, começa-se a atingir o ponto onde a principal preocu+ação das entidades gestoras de estradas deixa de ser a construção de novas vias, passando a focar-se na necessidade de manutenção e conservação das vias existentes. Os pavimentos rodoviários, como todas as outras construções, requerem manutenção de forma a garantir bons níveis de serviço com qualidade, conforto e segurança. Devido aos custos inerentes às operações de manutenção de pavimentos, estas devem rigorosamente e com base em critérios científicos bem definidos. Assim, pretende-se evitar intervenções desnecessárias, mas também impedir que os danos se tornem irreparáveis e economicamente prejudiciais, com repercussões na segurança dos utilizadores. Para se estimar a vida útil de um pavimento é essencial realizar primeiro a caracterização estrutural do mesmo. Para isso, torna-se necessário conhecer o tipo de estrutura de um pavimento, nomeadamente a espessura e o módulo de elasticidade constituintes. A utilização de métodos de ensaio não destrutivos é cada vez mais reconhecida como uma forma eficaz para obter informações sobre o comportamento estrutural de pavimentos. Para efectuar estes ensaios, existem vários equipamentos. No entanto, dois deles, o Deflectómetro de Impacto e o Radar de Prospecção, têm demonstrado ser particularmente eficientes para avaliação da capacidade de carga de um pavimento, sendo estes equipamentos utilizados no âmbito deste estudo. Assim, para realização de ensaios de carga em pavimentos, o equipamento Deflectómetro de Impacto tem sido utilizado com sucesso para medir as deflexões à superfície de um pavimento em pontos pré-determinados quando sujeito a uma carga normalizada de forma a simular o efeito da passagem da roda de um camião. Complementarmente, para a obtenção de informações contínuas sobre a estrutura de um pavimento, o equipamento Radar de Prospecção permite conhecer o número de camadas e as suas espessuras através da utilização de ondas electromagnéticas. Os dados proporcionam, quando usados em conjunto com a realização de sondagens à rotação e poços em alguns locais, permitem uma caracterização mais precisa da condição estrutural de um pavimento e o estabelecimento de modelos de resposta, no caso de pavimentos existentes. Por outro lado, o processamento dos dados obtidos durante os ensaios “in situ” revela-se uma tarefa morosa e complexa. Actualmente, utilizando as espessuras das camadas do pavimento, os módulos de elasticidade das camadas são calculados através da “retro-análise” da bacia de deflexões medida nos ensaios de carga. Este método é iterativo, sendo que um engenheiro experiente testa várias estruturas diferentes de pavimento, até se obter uma estrutura cuja resposta seja o mais próximo possível da obtida durante os ensaios “in Situ”. Esta tarefa revela-se muito dependente da experiência do engenheiro, uma vez que as estruturas de pavimento a serem testadas maioritariamente do seu raciocínio. Outra desvantagem deste método é o facto de apresentar soluções múltiplas, dado que diferentes estruturas podem apresentar modelos de resposta iguais. A solução aceite é, muitas vezes, a que se julga mais provável, baseando-se novamente no raciocínio e experiência do engenheiro. A solução para o problema da enorme quantidade de dados a processar e das múltiplas soluções possíveis poderá ser a utilização de Redes Neuronais Artificiais (RNA) para auxiliar esta tarefa. As redes neuronais são elementos computacionais virtuais, cujo funcionamento é inspirado na forma como os sistemas nervosos biológicos, como o cérebro, processam a informação. Estes elementos são compostos por uma série de camadas, que por sua vez são compostas por neurónios. Durante a transmissão da informação entre neurónios, esta é modificada pela aplicação de um coeficiente, denominado “peso”. As redes neuronais apresentam uma habilidade muito útil, uma vez que são capazes de mapear uma função sem conhecer a sua fórmula matemática. Esta habilidade é utilizada em vários campos científicos como o reconhecimento de padrões, classificação ou compactação de dados. De forma a possibilitar o uso desta característica, a rede deverá ser devidamente “treinada” antes, processo realizado através da introdução de dois conjuntos de dados: os valores de entrada e os valores de saída pretendidos. Através de um processo cíclico de propagação da informação através das ligações entre neurónios, as redes ajustam-se gradualmente, apresentando melhores resultados. Apesar de existirem vários tipos de redes, as que aparentam ser as mais aptas para esta tarefa são as redes de retro-propagação. Estas possuem uma característica importante, nomeadamente o treino denominado “treino supervisionado”. Devido a este método de treino, as redes funcionam dentro da gama de variação dos dados fornecidos para o “treino” e, consequentemente, os resultados calculados também se encontram dentro da mesma gama, impedindo o aparecimento de soluções matemáticas com impossibilidade prática. De forma a tornar esta tarefa ainda mais simples, foi desenvolvido um programa de computador, NNPav, utilizando as RNA como parte integrante do seu processo de cálculo. O objectivo é tornar o processo de “retro-análise” totalmente automático e prevenir erros induzidos pela falta de experiência do utilizador. De forma a expandir ainda mais as funcionalidades do programa, foi implementado um processo de cálculo que realiza uma estimativa da capacidade de carga e da vida útil restante do pavimento, recorrendo a dois critérios de ruína. Estes critérios são normalmente utilizados no dimensionamento de pavimentos, de forma a prevenir o fendilhamento por fadiga e as deformações permanentes. Desta forma, o programa criado permite a estimativa da vida útil restante de um pavimento de forma eficiente, directamente a partir das deflexões e espessuras das camadas, medidas nos ensaios “in situ”. Todos os passos da caracterização estrutural do pavimento são efectuados pelo NNPav, seja recorrendo à utilização de redes neuronais ou a processos de cálculo matemático, incluindo a correcção do módulo de elasticidade da camada de misturas betuminosas para a temperatura de projecto e considerando as características de tráfego e taxas de crescimento do mesmo. Os testes efectuados às redes neuronais revelaram que foram alcançados resultados satisfatórios. Os níveis de erros na utilização de redes neuronais são semelhantes aos obtidos usando modelos de camadas linear-elásticas, excepto para o cálculo da vida útil com base num dos critérios, onde os erros obtidos foram mais altos. No entanto, este processo revela-se bastante mais rápido e possibilita o processamento dos dados por pessoal com menos experiência. Ao mesmo tempo, foi assegurado que nos ficheiros de resultados é possível analisar todos os dados calculados pelo programa, em várias fases de processamento de forma a permitir a análise detalhada dos mesmos. A possibilidade de estimar a capacidade de carga e a vida útil restante de um pavimento, contempladas no programa desenvolvido, representam também ferramentas importantes. Basicamente, o NNPav permite uma análise estrutural completa de um pavimento, estimando a sua vida útil com base nos ensaios de campo realizados pelo Deflectómetro de Impacto e pelo Radar de Prospecção, num único passo. Complementarmente, foi ainda desenvolvido e implementado no NNPav um módulo destinado ao dimensionamento de pavimentos novos. Este módulo permite que, dado um conjunto de estruturas de pavimento possíveis, seja estimada a capacidade de carga e a vida útil daquele pavimento. Este facto permite a análise de uma grande quantidade de estruturas de pavimento, e a fácil comparação dos resultados no ficheiro exportado. Apesar dos resultados obtidos neste trabalho serem bastante satisfatórios, os desenvolvimentos futuros na aplicação de Redes Neuronais na avaliação de pavimentos são ainda mais promissores. Uma vez que este trabalho foi limitado a uma moldura temporal inerente a um trabalho académico, a possibilidade de melhorar ainda mais a resposta das RNA fica em aberto. Apesar dos vários testes realizados às redes, de forma a obter as arquitecturas que apresentassem melhores resultados, as arquitecturas possíveis são virtualmente ilimitadas e pode ser uma área a aprofundar. As funcionalidades implementadas no programa foram as possíveis, dentro da moldura temporal referida, mas existem muitas funcionalidades a serem adicinadas ou expandidas, aumentando a funcionalidade do programa e a sua produtividade. Uma vez que esta é uma ferramenta que pode ser aplicada ao nível de gestão de redes rodoviárias, seria necessário estudar e desenvolver redes similares de forma a avaliar outros tipos de estruturas de pavimentos. Como conclusão final, apesar dos vários aspectos que podem, e devem ser melhorados, o programa desenvolvido provou ser uma ferramenta bastante útil e eficiente na avaliação estrutural de pavimentos com base em métodos de ensaio não destrutivos.

Estudo de digestão anaeróbia de resíduos sólidos agro-alimentares em instalação piloto

Hoje em dia são várias as energias “verdes” que beneficiam de forma inequívoca o meio ambiente, de modo a aproveitar recursos naturais disponíveis na natureza. Entre todos os tipos de energias limpas, surge a produção de biogás. É de notar que apesar de ser uma forma de energia já utilizada há muitos anos, esta pode ser melhorada através de uma gestão adequada de todos os recursos envolvidos na sua produção. Consegue-se desta forma, optimizar a produção de biogás, contribuindo para uma rentabilização do funcionamento de uma instalação. Para esta optimização é necessária uma análise e caracterização detalhada dos resíduos utilizados na geração desta energia. O presente trabalho foca-se no estudo da produção de biogás através de digestão anaeróbica. Este trabalho baseia-se num estudo real de produção de biogás, num reactor à escala semi-industrial, e com uma temperatura de trabalho em regime mesofílico (37°C). O substrato utilizado para a alimentação deste reactor foi cedido por uma conhecida indústria do ramo alimentar e consistia numa mistura de “casca” de batatas e lamas, numa proporção de 30% e 30% respectivamente. Em termos de resultados Óbidos neste projecto, verificou-se uma redução de cerca de 40% dos sólidos totais, o que indicia, aparentemente, a existência de dificuldades na hidrólise dos compostos em suspensão. A remoção orgânica na sua globalidade oscilou numa ampla gama de valores, com um valor médio de cerca 50%. A larga variedade de resultados pode estar relacionada com a heterogeneidade da amostra da alimentação. Apesar da existência de algumas dificuldades inerentes à realização do trabalho prático, concluiu-se que o substrato utilizado neste estudo revela grande potencial de produção de biogás.

Desempenho energético de equipamentos escolares do ensino básico: aplicação a equipamentos escolares do concelho do Seixal

O trabalho de projecto desenvolvido tem por objectivo a análise do desempenho energético de estabelecimentos escolares do ensino básico em funcionamento. Para este trabalho foram considerados 2 estabelecimentos escolares tipo, face ao universo dos estabelecimentos da mesma natureza: um estabelecimento pré-escolar e um do ensino básico, considerando-se por comparação os restantes estabelecimentos escolares. Este projecto compreende, essencialmente, duas componentes: - o levantamento dos estabelecimentos escolares em causa, nomeadamente no que respeita aos seus elementos construtivos e às suas características de comportamento térmico face à legislação em vigor; - propor novas soluções construtivas que melhorem termicamente os edifícios tendo em vista a redução da factura energética, avaliando em qualquer dos casos os custos dessas intervenções. Com base neste estudo, e considerando os cálculos efectuados dos edifícios “tipo”, poderemos avaliar, através de extrapolações, os resultados previsíveis para os restantes edifícios existentes, nomeadamente das mesmas tipologias, e locais onde se inserem. Faz também parte deste estudo uma análise das condições de temperatura e humidade relativa do ar no interior dos estabelecimentos escolares em causa, com registos efectuados no local por equipamentos apropriados. Por último, apresentam-se as principais conclusões e as perspectivas para o desenvolvimento de trabalhos futuros.

Controlo de desactivação de catalisadores em destilação reactiva

A presente dissertação tem como objectivo estudar o efeito da desactivação do catalisador em colunas de destilação reactiva e estratégias para manter a coluna em funcionamento após o início da desactivação do catalisador. Investiga-se a utilização da temperatura da alimentação como forma de manter o desempenho em situações de desactivação parcial do catalisador. O sistema considerado para o estudo é a metátese das olefinas em que o 2-penteno é convertido em 2-buteno e 3-hexeno (2C5H10  C4H8 + C6H12). Desenvolveram-se vários casos, com diferentes cenários de possíveis colunas de destilação reactivas utilizando a reacção acima mencionada, e foram efectuados vários estudos de simulação, estado estacionário e dinâmico, recorrendo ao software Aspen PlusTM/Aspen DynamicsTM. Com base nos estudos efectuados foi então possível realizar uma análise de custos comparativos, conseguindo assim desenvolver um modelo de custos e com este se concluir que a alternativa de prolongar as purezas iniciais dos produtos controlando as temperaturas de alimentação das colunas de destilação reactiva, enquanto o catalisador se encontra em processo de desactivação, esta é uma alternativa mais rentável, ao invés de uma paragem do processo para a troca do catalisador.

Influência da temperatura e umidade no desenvolvimento ninfal de Rhodnius robustus

OBJETIVO: Avaliar as diferenças significativas de desenvolvimento ninfal da espécie Rhodnius robustus Larrousse, 1927, submetida a diferentes condições de temperatura e umidade, que se encontra distribuída na região Norte do Brasil (Acre, Amazonas e Pará) e na Colômbia, no Equador, no Peru e na Venezuela. MÉTODOS: Formaram-se três grupos de Rhodnius robustus, mantidos em diferentes condições de laboratório: 33/40 (33+/-1°C e 40+/-5% UR -- umidade relativa), 33/70 (33+/-1°C e 70+/-5% UR) e 28/70 (28+/-1°C e 70+/-5% UR), para observar o período de incubação dos ovos, o desenvolvimento de cada estádio, os percentuais de mortalidade e os número de repastos realizados. RESULTADOS: O menor período médio de desenvolvimento ninfal foi observado no grupo 28/70 com as médias: 14,4; 17,3; 20,3; 22,8 e 40. O desenvolvimento embrionário apresentou diferenças significativas entre os tratamentos utilizados (p<0,01). O número de repastos teve aumento gradual com a aproximação da fase adulta em todos os grupos testados, exceto no terceiro estádio do grupo 33/70. Os menores percentuais de mortalidade foram os do grupo 28/70. CONCLUSÕES: Temperaturas elevadas, independentes das umidades associadas, podem acelerar o ciclo biológico da espécie. Entretanto, elas podem prejudicar a sobrevivência das colônias, impedindo sua manutenção em laboratório.

A percepção dos técnicos que acompanham clientes a um Centro de Recursos de Inclusão Digital sobre o seu funcionamento e as repercussões no seu público-alvo

Os indivíduos com limitações acentuadas em termos motores/cognitivos/sensoriais tem muito menos oportunidades de interagir sobre o ambiente envolvente do que quem não sofre estas limitações. O mundo que nos rodeia, não está de forma alguma “pensado” para pessoas com limitações acentuadas. Na Era da Informação e da comunicação que vivemos actualmente, a utilização das TIC tornou-se uma competência fundamental para a vida de uma pessoa de forma integrada nesta sociedade. Se para quem não sofre de acentuadas limitações é absolutamente necessário possuir estas competências TIC, para o público com limitações acentuadas as TIC podem constituir uma oportunidade única para poder interagir, comunicar e conhecer melhor o mundo envolvente. Neste sentido, foi realizado um estudo com o intuito de tentar perceber quais as características que um Centro de Recursos de Inclusão Digital possuí, para responder a pessoas com necessidades educativas individuais de carácter permanente. Procurou-se ainda compreender o seu funcionamento como um todo, tentando detectar os pontos fortes e os pontos fracos do referido centro. Este estudo assenta na percepção de técnicos inquiridos (envolvidos em actividades do Centro de Recursos), relativamente aos benefícios e constrangimentos na intervenção educativa dos clientes que acompanham.

Avaliação da influência da temperatura sobre o desenvolvimento de Aedes albopictus

OBJETIVO: Verificar a influência da temperatura sobre os estágios de desenvolvimento de Aedes albopictus sob condições de laboratório. MÉTODOS: Foi avaliado o período de desenvolvimento dos estágios de ovo, larva e pupa em quatro temperaturas constantes de 15ºC, 20ºC, 25ºC e 30ºC em câmaras climatizadas com umidade relativa do ar oscilando entre 70% e 85% e fotoperíodo de CE 12:12 horas. Pela análise de variância, foram testados os efeitos das quatro temperaturas constantes. RESULTADOS: O período de incubação dos ovos compreendeu 38,38; 19,09; 13,10; e 10,44 dias; o período larval dos indivíduos machos atingiu 30,13; 13,83; 7,36; e 5,57 dias; o período larval para fêmeas apresentou duração de 33,22; 15,00; 8,06; e 6,16 dias; o período pupal em machos compreendeu 8,01; 4,92; 2,40; e 1,76 dias, enquanto nas fêmeas foi de 8,15; 5,11; 2,60; e 1,88 dias sob as temperaturas de 15ºC, 20ºC, 25ºC e 30ºC, respectivamente. Em todos os estágios de desenvolvimento, foram encontradas diferenças significativas, entre as temperaturas avaliadas, em torno de 5% no tempo de desenvolvimento. O período de desenvolvimento foi inversamente relacionado à temperatura, com o período larval mais breve em machos que em fêmeas. Nas temperaturas de 20ºC a 30ºC, o desenvolvimento foi mais breve e com maior viabilidade que a 15ºC. CONCLUSÕES: Nas condições em que foram realizados os experimentos, a temperatura afetou de forma significativa e inversamente proporcional os estágios imaturos de Aedes albopictus. Esses resultados mostram que os estágios imaturos são mais suscetíveis durante os períodos de baixas temperaturas devido ao maior tempo necessário para completar o desenvolvimento, informação que pode ser utilizada em estratégias de controle.

Associação entre sintomas depressivos e funcionamento social em cuidados primários à saúde

OBJETIVO: Os transtornos depressivos constituem um problema de saúde pública devido a sua alta prevalência e impacto psicossocial. Pacientes deprimidos são freqüentadores assíduos de serviços de atendimento primário, porém, muitas vezes, não são diagnosticados como tais. O objetivo do estudo é avaliar a associação entre sintomas depressivos e funcionamento social numa amostra de pacientes que procuraram um serviço de cuidados primários em uma capital brasileira. MÉTODOS: Foram avaliados 2.201 usuários de serviços de cuidados de saúde primários de Porto Alegre quanto à saúde física e emocional. Foi aplicado questionário em entrevista única, com duas questões genéricas de avaliação de qualidade de vida do World Health Organization Quality of Life (WHOQOL-Breve), mais itens do Medical Outcomes Study Short-Forms 12 (SF-12) e MHI 5 (MHI-5), do Centers for Epidemiologic Studies -- Depression (CES-D), além de outras questões referentes a busca de atendimento médico e faltas ao trabalho. Foram realizados testes de Kruska-Wallis e de comparações múltiplas de Tambane. RESULTADOS: Dos indivíduos estudados, 79,5% eram do sexo feminino, com média de idade de 40 anos. A intensidade da sintomatologia depressiva medida pelo CES-D foi de 20,2 para as mulheres e de 16,2 para os homens. Todos os parâmetros avaliados tiveram relação inversa com a intensidade dos sintomas depressivos. CONCLUSÕES: Os resultados reforçam a afirmativa de que a sintomatologia depressiva tem uma alta associação com pior funcionamento social e qualidade de vida e maior utilização de recursos de saúde em pacientes de cuidados primários.

Da língua em funcionamento ao funcionamento da língua

Enquanto tutoras da disciplina de Intervenção Educativa de cursos de Formação Inicial de Professores temos assistido...

Alterações da temperatura em ambientes externos de favela e desconforto térmico

OBJETIVO: Estudar aspectos do micro-clima em favela, para compreender a influência da ocupação do solo nos parâmetros micro-climáticos. MÉTODOS: O estudo foi realizado em Paraisópolis, favela localizada no sudoeste da cidade de São Paulo, entre 19 de fevereiro e 31 de julho de 2003, ou seja, todo o período de outono e parte do verão e do inverno. As temperaturas horárias na escala micro-climática foram medidas em quatro pontos num setor da favela densamente ocupadas e, como controle, numa rua arborizada próxima. RESULTADOS: No verão, registrou-se temperaturas horárias médias entre 18,5°C e 29,5°C, com atenuação de 2°C a 3°C fora da favela, nos horários mais quentes. No outono, as temperaturas oscilaram entre 15,5°C e 25,5°C e no inverno, 13,5°C e 25,5°C. O maior resfriamento na favela ocorreu na madrugada no outono, e no inverno, às 7h. Maiores amplitudes térmicas ocorreram na favela e menores fora dela. As temperaturas estiveram dentro da faixa de conforto em cerca de 50% das horas. Temperaturas abaixo do limite mínimo (18°C) foram mais freqüentes do que aquelas acima do limite máximo (24°C). Temperaturas acima do limite máximo foram mais freqüentes na favela que fora dela. CONCLUSÕES: A ocupação do solo é fator diferenciador das temperaturas. Na favela, as temperaturas foram mais elevadas de dia (até 3°C) e mais baixas à noite (1°C em média). O ambiente da favela acentuou os extremos de temperatura, enquanto que na rua-controle, ficou amena.

Modelo de previsão meteorológica baseado em sistemas de inferência difusa

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Aplicação de dispositivos analógicos reconfiguráveis

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Avaliação do efeito da luz e temperatura no crescimento in vitro de Ulva rigida C. Agardh (Chlorophyta, Chlorophyceae)

Dissertação de Mestrado em Biodiversidade e Biotecnologia Vegetal

Coletores de distribuição e sua otimização hidráulica, aplicados a uma instalação de produção de água arrefecida em sistemas de AVAC ( Fórum Picoas)

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

Lubrificação de compressores que aspiram fluido frigorigéneo a temperaturas inferiores a -30° C

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