Optimization and characterization of femtosecond laser inscribed in-fiber microchannels for liquid sensing

In-fiber microchannels were fabricated directly in standard single mode fiber using the femtosecond laser inscribe and etch technique. This method of creating in-fiber microchannels offers great versatility since it allows complex three dimensional structures to be inscribed and then etched with hydrofluoric acid. Four in-fiber microchannel designs were experimentally investigated using this technique. Device characteristics were evaluated through monitoring the spectral change while inserting index matching oils into each microchannel - a R.I. sensitivity up to 1.55 dB/RIU was achieved. Furthermore, a simple Fabry-Pérot based refractometer with a R.I. sensitivity of 2.75 nm/RIU was also demonstrated. © 2014 SPIE.

Optical loading sensor based on single polarization fiber laser incorporating an intra-cavity 45°-TFG

We have experimentally demonstrated an active loading sensor system based on a fiber ring laser with single-polarization output using an intra-cavity 45°-tilted fiber grating (45°-TFG). When the laser cavity fiber subjected to loading, the laser output is encoded with the load and can be measured and monitored by a power metre. A loading sensitivity as high as 0.033/ (kg·m-1) has been achieved using this laser. The experiment results clearly show that single polarization fiber laser may be developed to a low-cost high-sensitivity loading sensor system. © 2014 SPIE.

Novel fiber Bragg grating sensor implemented in a polymer-core/silica- cladding hybrid optical fiber

A polymer-core/silica-cladding hybrid optical fiber is implemented by filling a capillary with UV-curable epoxy and a following UV-laser scanning exposure. A fiber Bragg grating is successfully inscribed in parallel using a phase mask. The experimental results show a reduced thermal response for the FBG and a theoretical analysis for such a hybrid optical fiber is performed which corroborates existing of a turning temperature for minimized thermal response. © 2014 SPIE.

All-fiber loading sensor based on 45° and 81° tilted fiber gratings

Cardiovascular health of the human population is a major concern for medical clinicians, with cardiovascular diseases responsible for 48% of all deaths worldwide, according to the World Health Organisation. Therefore the development of new practicable and economical diagnostic tools to scrutinise the cardiovascular health of humans is a major driver for clinicians. We offer a new technique to obtain seismocardiographic signals covering both ballistocardiography (below 20Hz) and audible heart sounds (20Hz upwards). The detection scheme is based upon an array of curvature/displacement sensors using fibre optic long period gratings interrogated using a variation of the derivative spectroscopy interrogation technique. © 2014 SPIE.

Melhoria de processos numa indústria transformadora de bacalhau

Este relatório contempla um período de estágio de 8 meses numa empresa transformadora de bacalhau, com o objetivo de melhorar a sua competitividade. A análise revelou um planeamento informal à base da experiência, com custos associados – stocks excessivos ou escassos, falta de planeamento médio/longo prazo, tempos de espera, entre outros, provocando desperdícios a minimizar ou mesmo corrigir e um conjunto de problemas no processo produtivo que foram devidamente identificados. As propostas de solução contemplaram uma análise estratégica com o modelo de Porter e uma análise SWOT. Relativamente aos desperdícios identificados, utilizou-se a filosofia Lean, concretamente os 5S, para sugerir e implementar um vasto conjunto de melhorias.

Efeito da disponibilidade de oxigénio na produção de bioetanol por Scheffersomyces stipitis

O bioetanol constitui uma alternativa renovável aos combustíveis fósseis. Contudo, o bioetanol de primeira geração, produzido a partir de matérias-primas alimentares, desencadeou sérios problemas económicos e sociais, pelo que é fundamental encontrar estratégias que permitam a viabilidade comercial do bioetanol de segunda geração, produzido a partir de matérias-primas lenho-celulósicas. O licor de cozimento ao sulfito ácido de árvores folhosas (HSSL) é um subproduto da indústria papeleira que, devido ao seu elevado conteúdo em açúcares, pode ser utilizado como substrato para a produção de bioetanol de segunda geração. No entanto, a maior fração dos açúcares do HSSL é composta por pentoses. Por isso, a fermentação do HSSL é realizada pela levedura Scheffersomyces stipitis, pois esta é capaz de fermentar tanto as hexoses como as pentoses. Todavia, a S. stipitis só produz etanol sob condições microaerófilas, pelo que o maior desafio da produção de bioetanol por S. stipitis reside no estabelecimento das condições ótimas de arejamento. Este trabalho teve assim por objetivo estabelecer uma estratégia de arejamento que permita a eficiente produção de bioetanol a partir de HSSL por S. stipitis C4, a qual é uma estirpe adaptada a este substrato. Deste modo, foram realizados ensaios em Erlenmeyer, de modo a caracterizar o crescimento da S. stipitis C4, e ensaios em biorreator, com vista a estudar a produção de etanol por S. stipitis C4 em duas estratégias de arejamento diferentes. Na primeira estratégia foi usado apenas um único estágio de arejamento, com controlo da tensão de oxigénio dissolvido, DOT (%), e na segunda estratégia foram usados dois estágios de arejamento, com controlo da DOT no primeiro estágio e com restrição de oxigénio no segundo estágio. Nos ensaios em Erlenmeyer com HSSL o crescimento da S. stipitis C4 foi completamente inibido. Por sua vez, nos ensaios em biorreator com um único estágio de arejamento o controlo da DOT não permitiu a produção de etanol. No entanto, nos ensaios com dois estágios de arejamento em meio sintético foi possível produzir etanol de forma eficiente. Nesta estratégia, a utilização de um maior valor de DOT no primeiro estágio de arejamento permitiu aumentar a taxa específica de crescimento máxima e o rendimento em biomassa do primeiro estágio. Para além disso, a utilização de um maior valor de DOT no primeiro estágio também permitiu aumentar a produtividade em etanol durante o segundo estágio de arejamento. Por sua vez, no segundo estágio de arejamento verificou-se que a restrição de oxigénio evitou a reassimilação de etanol pela S. stipitis C4. Deste modo, os melhores resultados para a produção de etanol foram obtidos com controlo da DOT a 50% durante o primeiro estágio e com 0 mLAr.min-1 e 250 rpm durante o segundo estágio de arejamento. A aplicação desta estratégia de arejamento a 60% HSSL/40% meio sintético permitiu obter, no primeiro estágio de arejamento, uma taxa específica de crescimento máxima de 0,17 h-1, o que demonstra que a elevada disponibilidade de oxigénio durante o primeiro estágio aumenta a tolerância da S. stipitis C4 aos inibidores. Para além disso, a taxa volumétrica de produção de etanol e o rendimento em etanol de toda a fermentação foi de respetivamente de 0,03 g.L-1.h-1 e 0,38 g.g-1. Assim, a elevada eficiência de conversão dos açúcares em etanol (74,4%) demostra que a fermentação com dois estágios de arejamento constitui uma estratégia promissora para a produção de bioetanol de segunda geração a partir de HSSL.

Melhoria do abastecimento interno com comboio logístico na indústria automével

Este projeto surgiu da necessidade de uma empresa da indústria automóvel melhorar o modo de abastecimento das suas várias linhas de produção. Optando por um abastecimento através de comboio logístico, em detrimento do uso de empilhador, indo assim de encontro com as práticas de pensamento lean aplicadas à logística, procurando eliminar o desperdício e aumentar a produtividade de uma ação vital do seu negócio. Nesse sentido, este projeto procurou dar resposta a esse objetivo, consistindo no estudo da situação atual e posterior análise das alterações necessárias a realizar visando a melhoria do abastecimento interno com comboio logístico. O projeto integra diversas reformulações ao nível das linhas de produção, armazém e de todo o planeamento logístico de abastecimento. Ao aplicar as mudanças e os novos planeamentos de abastecimento propostos são esperados resultados de vários ganhos a três grandes níveis: Recursos Humanos, Materiais e Ambientais.

Metodologias de planeamento e gestão da produção na indústria metalúrgica

O presente trabalho propõe demonstrar como o sistema PHC Manufactor se adequa à empresa em estudo, Ciclo Fapril, apresentando as opções de planeamento que este oferece, as dificuldades com que a empresa se irá deparar e, quando possível, o que fazer para ultrapassar as adversidades colocadas pelo sistema. Numa segunda parte são estudadas algumas heurísticas, nomeadamente FIFO, Tempo de Processamento, EDD, MOR e LOR, para se perceber qual a que melhor se adapta à empresa, de forma a poder cumprir com os prazos acordados. Posteriormente utilizou-se a heurística com melhores resultados e fez-se algumas alterações aos tempos de processamento dos centros de trabalho para melhorar a sua capacidade de resposta aos pedidos. No Final deste estudo percebeuse que o planeamento por EDD era o que melhor se adaptava a empresa. Percebeu-se ainda que os centros de trabalho AS e AT são os que têm menor produtividade e por este motivo se deveria aumentar a sua produtividade, de forma a aumentar a produtividade global.

Ferramentas Lean na indústria corticeira

O presente projeto tem como objetivo a aplicação de ferramentas do universo Lean Thinking na indústria corticeira de forma a identificar e eliminar fontes de desperdício, criar valor e envolver a organização numa cultura de melhoria contínua focada na satisfação do cliente. A Unidade Industrial de Lamas encontra-se a passar por uma fase de mudança e carece da aplicação de ferramentas 5S, Gestão Visual, Kaizen Diário e Standard Work, contempladas no seu programa de melhoria contínua intitulado de Cork.MAIS. A aplicação das ferramentas comprovam o sucesso em termos de qualidade e eficiência operacional. Os 5S conduzem à eficiência, segurança e organização dos postos de trabalho e quando implementados despoletam de forma natural a necessidade de implementação da ferramenta Gestão Visual que acarreta inúmeros benefícios visto que visa sistemas simples e intuitivos. A ferramenta Kaizen Diário contribuiu para aumentar a comunicação entre os diferentes turnos, alinhar os colaboradores com a estratégia da Unidade Industrial de Lamas e identificar oportunidades de melhoria fomentando o trabalho em equipa. A ferramenta Standard Work contribuiu para a redução dos encravamentos dos equipamentos SVE obtendo-se um aumento de 11% do Overall Equipment Effectiveness. Realizar uma retrospetiva de todos os processos e fluxos de produção tornou-se oportuno e, para tal, recorreu-se à ferramenta Value Stream Mapping. Todo o trabalho em equipa serviria para analisar o estado atual da cadeia de valor da Unidade Industrial de Lamas no que respeita ao planeamento e fluxos de material e informação, metodologia do controlo de produto e processo e eficiência operacional. Todas as oportunidades de melhoria identificadas e implementadas acrescentam valor à cadeia da organização mas dá-se destaque às ações de melhoria implementadas no âmbito do projeto de planeamento e fluxos de informação e material. Todas as novas ferramentas implementadas contempladas no sistema pull da organização conduziram a uma redução de 11% do material em work in process e um aumento de 25% da taxa de satisfação de encomendas.

Ecology and physical condition of red deer in the Iberian Peninsula: implications for management

The red deer (Cervus elaphus) is currently one of the most widespread and abundant wild ungulates in the Iberian Peninsula and is extremely important both ecologically, as a key species for the functioning of the ecosystems, and economically, as a major game species. In Iberia, red deer populations are subjected to different management systems that may affect the physical condition of the individuals, with further consequences for population dynamics. Studies investigating the effects of management practices and environmental conditions on the performance of red deer are still rare regarding Mediterranean ecosystems. Much of the knowledge concerning the ecology of red deer and the impact of management on its physical condition is based on studies conducted in northern and central regions of Europe, where climatological features and management practices differ from those observed in the Mediterranean areas of Iberia. Studies on a biogeographical scale can provide important insights into the relationships between species and a particular environment and contribute to the development of more targeted and appropriate management practices. The optimisation of sampling procedures and the fine-tuning of pre-existing analytical techniques are also fundamental to a more cost-effective monitoring and, therefore, are of enormous value to wildlife managers. In this context, the main aims of this thesis were: 1) to optimise the procedures used to assess the physical condition of red deer; and 2) to identify relevant management and environmental factors affecting the nutritional condition and stress physiology of red deer in the Mediterranean ecosystems of Iberia, as well as any potential interactions between those factors. Two studies with a methodological focus, presented in the first part of the thesis, demonstrated that the physical condition of red deer can be evaluated more simply, using more cost- and time-effective procedures than those traditionally used: i) it was shown that only one kidney and its associated fat is enough to assess nutritional condition in red deer; and ii) the feasibility of using near infrared spectroscopy to predict the concentrations of stress hormone metabolites was demonstrated using faeces of red deer for the first time. Subsequently, two large-scale observational studies, conducted in representative red deer populations found in Mediterranean Iberia, highlighted the importance of considering seasonal environmental variations and variables related to hunting management practices to better understand the nutritional and physiological ecology of red deer. High population densities had adverse effects on the nutritional condition of the deer and were associated with increased stress levels in natural populations without supplementary feeding. Massive hunting events involving the use of hounds were also identified as a potential source of chronic stress in red deer. The research presented in this thesis has clear implications regarding the management and monitoring of red deer populations in Mediterranean environments and is intended to help wildlife managers to implement more effective monitoring programmes and sustainable management practices.

Bin picking de objetos polimórficos convexos usando perceção 3D

O bin picking é um processo de grande interesse na indústria, uma vez que permite maior automatização, aumento da capacidade de produção e redução dos custos. Este tem vindo a evoluir bastante ao longo dos anos e essa evolução fez com que sistemas de perceção 3D começassem a ser implementados. Este trabalho tem como principal objetivo desenvolver um sistema de bin picking usando apenas perceção 3D. O sistema deve ser capaz de determinar a posição e orientação de objetos com diferentes formas e tamanhos, posicionados aleatoriamente numa superfície de trabalho. Os objetos utilizados para fazer os testes experimentais, são esferas, cilindros e prismas, uma vez que abrangem as formas geométricas existentes em muitos produtos submetidos a bin picking. Após a identi cação e seleção do objeto a apanhar, o manipulador deve autonomamente posicionar-se para fazer a aproximação e recolha do mesmo. A aquisição de dados é feita através de uma câmara Kinect. Dos dados recebidos apenas são trabalhados os referentes à profundidade, centrando-se assim este trabalho na análise e tratamento de nuvem de pontos. O sistema desenvolvido cumpre com os objetivos estabelecidos. Consegue localizar e apanhar objetos em várias posições e orientações. Além disso apresenta uma velocidade de processamento compatível com a aplicação em causa.

Comparison of different methods to detect genetic barriers in a small mammal population

Habitat fragmentation and the consequently the loss of connectivity between populations can reduce the individuals interchange and gene flow, increasing the chances of inbreeding, and the increase the risk of local extinction. Landscape genetics is providing more and better tools to identify genetic barriers.. To our knowledge, no comparison of methods in terms of consistency has been made with observed data and species with low dispersal ability. The aim of this study is to examine the consistency of the results of five methods to detect barriers to gene flow in a Mediterranean pine vole population Microtus duodecimcostatus: F-statistics estimations, Non-Bayesian clustering, Bayesian clustering, Boundary detection and Simple/Partial Mantel tests. All methods were consistent in detecting the stream as a non-genetic barrier. However, no consistency in results among the methods were found regarding the role of the highway as a genetic barrier. Fst, Bayesian clustering assignment test and Partial Mantel test identifyed the highway as a filter to individual interchange. The Mantel tests were the most sensitive method. Boundary detection method (Monmonier’s Algorithm) and Non-Bayesian approaches did not detect any genetic differentiation of the pine vole due to the highway. Based on our findings we recommend that the genetic barrier detection in low dispersal ability populations should be analyzed with multiple methods such as Mantel tests, Bayesian clustering approaches because they show more sensibility in those scenarios and with boundary detection methods by having the aim of detect drastic changes in a variable of interest between the closest individuals. Although simulation studies highlight the weaknesses and the strengths of each method and the factors that promote some results, tests with real data are needed to increase the effectiveness of genetic barrier detection.

Estudo preliminar sobre a densidade de primatas no sul do Parque Nacional das Quirimbas, Moçambique

O Parque Nacional das Quirimbas (PNQ) é a primeira e única área com estatuto de Parque Nacional no norte de Moçambique. A necessidade de estudar mamíferos de médio e grande porte fez deste trabalho o primeiro estudo dedicado à densidade de primatas no sul do PNQ. De Outubro de 2014 a Janeiro de 2015 foram realizados, em duas áreas do sul do PNQ, Taratibu e Mareja, censos segundo o método de amostragem de distâncias de transectos lineares. As densidades estimadas de cada uma das espécies estudadas, Papio cynocephalus, Cercophitecus albogularis e Chlorocebus pygerythrus, revelaram ser mais elevadas em Mareja do que em Taratibu, área caracterizada pela presença de inselbergs. No total das duas áreas de estudo (sul do PNQ) a estimativa da densidade foi de 12,4855 indivíduos/km2 para P. cynocephalus, de 2,8700 indivíduos/km2 para C. albogularis e de 0,5172 indivíduos/km2 para C. pygerythrus. Estas estimativas quando comparadas com o único estudo geral sobre a densidade de mamíferos presente no PNQ, revelam ser mais elevadas. Uma vez que o método utilizado no presente estudo, permitiu uma maior facilidade na visualização direta de primatas e um maior número de indivíduos avistados, podemos concluir que estes valores de estimativas de densidade poderão ser mais fiáveis que os obtidos anteriormente para esta zona. As densidades obtidas quando comparadas com outros estudos mostram ser mais elevadas no caso P. cynocephalus, o que poderá fazer do PNQ uma área de valor inestimável e de grande importância para a conservação desta espécie, e mais baixas no que toca à espécie C. albogularis, o que poderá indicar um declíneo desta população. Relativamente a C. pygerythrus, ainda que o número de avistamentos tenha sido reduzido, a estimativa da densidade obtida segue a tendência de estabilidade da população.

Role of climate on barn owls road-kill likelihood and the effect on population viability in future climate change

Roads represent a new source of mortality due to animal-vehicle risk of collision threatening log-term populations’ viability. Risk of road-kill depends on species sensitivity to roads and their specific life-history traits. The risk of road mortality for each species depends on the characteristics of roads and bioecological characteristics of the species. In this study we intend to know the importance of climatic parameters (temperature and precipitation) together with traffic and life history traits and understand the role of drought in barn owl population viability, also affected by road mortality in three scenarios: high mobility, high population density and the combination of previous scenarios (mixed) (Manuscript). For the first objective we correlated the several parameters (climate, traffic and life history traits). We used the most correlated variables to build a predictive mixed model (GLMM) the influence of the same. Using a population model we evaluated barn owl population viability in all three scenarios. Model revealed precipitation, traffic and dispersal have negative relationship with road-kills, although the relationship was not significant. Scenarios showed different results, high mobility scenario showed greater population depletion, more fluctuations over time and greater risk of extinction. High population density scenario showed a more stable population with lower risk of extinction and mixed scenario showed similar results as first scenario. Climate seems to play an indirect role on barn owl road-kills, it may influence prey availability which influences barn owl reproductive success and activity. Also, high mobility scenario showed a greater negative impact on viability of populations which may affect their ability and resilience to other stochastic events. Future research should take in account climate and how it may influence species life cycles and activity periods for a more complete approach of road-kills. Also it is important to make the best mitigation decisions which might include improving prey quality habitat.

Determinantes da fecundidade em Portugal

Portugal regista atualmente um dos mais baixos níveis de fecundidade da Europa e do mundo, resultado da redução do número de filhos e do adiamento dos nascimentos para idades mais tardias. As características individuais e a idade ao nascimento do primeiro filho são determinantes cruciais para o número de filhos que se tem e que se espera ter, variando em função do grau de instrução. Apesar das alterações comportamentais ao longo das últimas décadas, os contextos familiares e a conjugalidade continuam a ser centrais na vida dos portugueses, pois aqueles que não vivem com cônjuge ou companheiro apresentam fecundidades mais baixas. A dimensão familiar ideal é outro determinante crítico, dado que ideais mais baixos potenciam que se tenha menos filhos, dificultando a recuperação da fecundidade. O ideal parece corresponder ao número de filhos que permite manter um determinado nível de vida para a família e ainda garantir aos filhos mais oportunidades, mesmo que para tal se tenha apenas um filho. Daí também a atual relevância das questões económicas nas decisões de fecundidade. A alteração de mentalidades parece ter gerado um novo modelo social marcado por uma crescente valorização dos filhos.