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Percorrer Instituto Superior de Engenharia por Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) "09:Indústria, Inovação e Infraestruturas"
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- A análise do fluxo homopolar como ferramenta no diagnóstico de avarias em transformadores trifásicosPublication . Reis, André Peres dos; Oliveira, Luís Manuel Ramos deOs transformadores de potência constituem um elemento vital para a produção, transporte e distribuição de energia elétrica. Dada a sua importância é necessário realizar manutenção preventiva para garantir a continuidade e eficiência operacional do sistema elétrico, visto que ao longo da sua vida os mesmos estão sujeitos a diferentes tipos de desgastes. Caso contrário, a ausência de manutenção adequada pode desencadear avarias inesperadas, acarretando custos elevados, não apenas para reparar ou substituir o equipamento, mas também devido à perda de receita pela energia não vendida e às possíveis compensações devido à interrupção do fornecimento de energia. Dado esse cenário, diversos métodos de análise têm sido desenvolvidos e investigados com o objetivo de detetar qualquer avaria na sua fase inicial, evitando assim eventos catastróficos. A presente dissertação dá continuidade ao trabalho iniciado anteriormente no Laboratório de Projeto Sistemas Elétricos de Energia, onde foi proposto um método de diagnóstico baseado na monitorização dos fluxos homopolares utilizando bobinas de teste. O principal objetivo agora é aprofundar essa análise com recurso a um modelo tridimensional do transformador com base em elementos finitos. Serão considerados as deformações mecânicas e os defeitos de isolamento (curto-circuito entre espiras) mais comuns nos enrolamentos. Os resultados de simulação serão validados experimentalmente com recurso a um modelo à escala de um transformador trifásico.
- Análise termodinâmica e optimização de sistemas de refrigeração de ciclo transcrítico com CO2Publication . Florido, Rui Miguel Freire; Mortal, António Manuel de Sousa BaltazarNesta dissertação pretende-se efectuar a análise termodinâmica e respectiva optimização de sistemas de refrigeração que funcionam em ciclo transcrítico com CO₂, aplicados a instalações frigorificas em regiões de Portugal onde ocorrem temperaturas elevadas durante o período de Verão. O foco do trabalho é a analisar o impacto da aplicação de ejectores e gas coolers com arrefecimento evaporativo em instalações tipo Booster que funcionam com ciclos transcríticos com compressão paralela de vapor, visando melhorar o desempenho energético e a eficiência do ciclo frigorifico. A metodologia de investigação baseia-se no desenvolvimento de modelos numéricos que permitam realizar a simulação do ciclo frigorifico com compressão paralela de vapor e, posteriormente, a sua operação após a integração dos mecanismos de melhoria propostos. A análise de sistemas de arrefecimento evaporativo aplicado em gas coolers visa estimar as temperaturas de saída do CO2 em diversas condições de operação e avaliar o impacto da redução da pressão no gas cooler no consumo energético do sistema. Para tal, será realizada uma análise psicrométrica e modelação do processo de condicionamento do ar através do arrefecimento evaporativo. O estudo tem ainda como objectivo modelar numericamente o funcionamento de ejectores com o objectivo de avaliar o seu impacto no rendimento do sistema. Espera-se que os resultados comprovem que a utilização destes mecanismos de melhoria pode aumentar significativamente a eficiência de sistemas de refrigeração transcríticos com CO2, particularmente quando aplicados em condições de funcionamento mais adversas. Pretende-se, igualmente, identificar qual das soluções analisadas apresenta melhor desempenho consoante diferentes condições operacionais
- Aplicação Web para controlo do crescimento e cultivação de microalgasPublication . Horta, Tiago Alexandre Vicente; Lam, Roberto Célio LauEste projecto destina-se ao desenvolvimento de um software para o controlo de um ou vários fotobiorreatores, o referido software é composto por uma aplicação Web e um ou vários microcontroladores. A aplicação Web tem como principal objetivo o fornecimento de uma interface de utilizador na qual será possível a visualização e realização de experiências para o controlo do crescimento de microalgas. Para a realização de experiências, a aplicação Web irá enviar comandos através de uma API, para um microcontrolador que estará ligado a um fotobiorreator realizando assim uma ação ou consulta dos valores nos sensores no fotobiorreator. Será possível simular diferentes condições ambientais através de ajustes nos parâmetros dos sensores disponíveis, sendo estes luzes LED brancas e RGB, temperatura, pH, dióxido de carbono e oxigénio no meio de cultivo. O software inclui funcionalidades como a utilização da aplicação através de um navegador Web não sendo necessária qualquer instalação, interface responsiva para a utilização quer em telemóveis quer em computadores, a possibilidade de controlo de vários fotobiorreatores em simultâneo e a possibilidade de acesso ao software por parte de vários utilizadores em paralelo. Ao realizar experiências de controlo do crescimento de microalgas, serão mostrados na aplicação os valores dos parâmetros de temperatura e pH sob a forma de gráfico no interface de utilizador, valores esses que serão também gravados numa base de dados. A aplicação Web irá permitir também o descarregamento de um dataset de qualquer experiência em formato CSV de modo a possibilitar uma posterior análise
- Application of vision transformers in the early detection of excavation in the BRSET basePublication . Ferreira, Joel Santos; Fernandes, Miguel M.; Leite, Danilo D. L.; Gonzalez, Dibet; Gonzalez, Jose Carlos J. C. Raposo da Camara; Cunha, António A. C.; Rodrigues, JoaoEnlarged excavation of the optic papilla, caused by the loss of fibres that originate in the retina and transmit electrical stimuli to the visual cortex, is a critical indicator in the early detection of glaucoma, a disease that can lead to irreversible blindness. As the optic papilla shows morphological variations in the population, its identification can be a challenge. Methods based on deep learning have shown promise in helping doctors analyse these images more accurately. Recently, models such as Vision Transformers (ViT) have shown significant results in various medical applications, including glaucoma detection. However, the scarcity of quality data remains a major obstacle to training these models. This study evaluated the performance of the Swin Transformer, DeiT and Linformer models in detecting optic papilla excavation, using the new Brazilian Multilabel Ophthalmological Dataset (BRSET). The results showed that the DeiT model obtained the best accuracy, with 0.94, followed by the Swin Transformer, with 0.88, and the Linformer, with 0.85. The findings of this study suggest that ViT models can not only significantly improve the detection of glaucomatous papillary excavation, but also strengthen Human-Machine Collaboration, promoting more effective interaction between doctors and automated systems in medical diagnosis.
- An automation system for predictive maintenance of electric machines applied to pumping systemsPublication . Azinheira, Gonçalo José de Sousa; Semião, Jorge Filipe Leal CostaThis thesis presents the development and implementation of an automation system for predictive maintenance of electric machines in pumping systems. The work integrates Industry 4.0 technologies such as IoT devices, machine learning algorithms, and advanced sensor systems to enhance the reliability and efficiency of industrial operations. A complete test bench was developed, featuring an electric pump, water reservoir, automation and control board, energy meter, vibration sensors, pressure sensors, motorized valves, and temperature sensors, allowing automated test procedures including fault-injection behaviors through valve control. The research bridges the gap between theoretical models of predictive maintenance and their practical implementation in industrial environments, emphasizing the importance of automation and data-driven decision-making. The core achievements include the successful development and deployment of a system capable of real-time data acquisition, advanced vibration analysis, and fault prediction using machine learning. A detailed analysis was conducted to determine optimal data processing procedures prior to analysis, and automation-based sensors were integrated with electronic-based sensors in a unified predictive maintenance system. Machine learning algorithms demonstrated the feasibility of implementing predictive maintenance within standard automation pumping systems by successfully predicting faults induced in the test pump. The developed system not only reduces unexpected failures but also aligns with modern demandsfor sustainability and operational efficiency. By combining data acquisition, real-time analysis, and predictive modeling, the research offers a comprehensive approach that can be adapted across various industries reliant on electric machines.
- Avaliação da exatidão posicional de ortofotos - caso estudo: Beja - AlquevaPublication . Silva, Sandra; Fernandez, Helena Maria; Martins, Fernando Miguel GranjaO projeto apresentado foi desenvolvido no Centro de Cartografia da Empresa de Desenvolvimento e Infraestruturas do Alqueva. Tem como objetivo avaliar a exatidão posicional das ortofotografias, utilizando técnicas fotogramétricas para a obtenção das imagens retificadas. Além disso, também foram aplicadas técnicas estatísticas para o controlo de qualidade das ortofotografias. A qualidade das ortofotografias é uma temática fundamental para o Centro de Cartografia da Empresa de Desenvolvimento e Infraestruturas do Alqueva, uma entidade especializada detentora de alvará próprio na produção de cartografia vetorial e de fotografia. As ortofotografias são de grande utilidade pois oferecem uma representação precisa e exata do terreno, sendo utilizadas por toda a estrutura da empresa, entidades públicas, privadas e por um vasto número de utilizadores em diversas áreas. A área de estudo está localizada no município de Beja, abrangendo uma extensão de 15.000 ha (equivalente a seis ortofotografias) à escala de 1:5.000. A produção das ortofotografias para o ano de 2022 compreendeu diversas etapas, desde a triangulação aérea até à extração do Modelo Digital de Superfície, passando pela retificação, e por fim, na criação do mosaico final. Para avaliar a exatidão posicional planimétrica, será utilizado o indicador estatístico denominado Erro Médio Quadrático, em conformidade com as normas e especificações técnicas estabelecidas para a Cartografia Topográfica Vetorial e de Imagem, específicas para o nível de detalhe NdD2 da Direção-Geral do Território. As ortofotografias produzidas cumpriram o critério de exatidão posicional exigida. A análise estatística revelou um Erro Médio Quadrático de 0,334 m, e todos os pontos de controlo analisados situaram-se dentro dos limites estabelecidos pelas especificações técnicas.
- Centrais fotovoltaicas este-oeste (da conceção à exploração)Publication . Costa, Ricardo Wenzel da; Sousa, António F. Marques deA geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis tem se tornado cada dia mais relevante, à medida que o mundo busca reduzir os impactos ambientais causados pelo uso de combustíveis fósseis e enfrentar a crescente demanda de eletricidade. Nesse contexto, a energia solar fotovoltaica tem oferecido uma solução promissora, sendo uma fonte de energia limpa e sustentável que pode ser aproveitada em diversas regiões do planeta com um custo de implementação cada vez menor. As centrais fotovoltaicas, também conhecidas como parques fotovoltaicos, são instalações que convertem a luz solar em eletricidade por meio de painéis fotovoltaicos, os quais utilizam células fotovoltaicas em série para transformar a energia do sol em energia elétrica. Este tipo de produção de energia elétrica pode ser dimensionado para atender diferentes demandas, desde pequenas comunidades até grandes centros urbanos, tornando-as altamente versáteis. Uma das principais consequências da imensa utilização de energia fotovoltaica é a concentração da produção apenas em um período limitado do dia. Com o objetivo de melhorar esta característica, este estudo explora o funcionamento, os desafios práticos de projeto e implementação das centrais fotovoltaicas com orientação este-oeste, assim como os recursos associados a manutenção de um parque e sua rentabilidade, realizando um comparativo com centrais que utilizam a orientação convencional (sul), abordando as vantagens e desvantagens. Esse estudo apresenta métodos de análise para determinar as condições nas quais parques fotovoltaicos com painéis com orientação este-oeste resultam em melhores resultados económicos e de produção energética em relação aos painéis orientados a sul. A orientação convencional dos painéis (a sul), embora apresente mais produção por área de painel, apresenta um menor aproveitamento da área do terreno, portanto, o custo do terreno e a área disponível para instalação dos painéis são fatores críticos na escolha da orientação dos módulos fotovoltaicos.
- Challenge for planning by using cluster methodology: the case study of the algarve regionPublication . Bienvenido-Huertas, David; Farinha, Fátima; Oliveira, Miguel José; Silva, Elisa Maria de Jesus da; Lança, RuiThis study analyses the most appropriate methodology to make similarity classifications among the cities of the Algarve (Portugal) according to 105 sustainability indicators monitored with the Observatory of Sustainability of the Algarve Region for Tourism (OBSERVE). The methodology used to establish the similarities was the cluster analysis with 4 di_erent approaches which reduced the dimensions of the data set: total approach, pillar approach, subject area approach, and indicator approach. By combining the approaches, a total of 620 di_erent cluster analyses were performed. The results reflected that the data analysis approaches with less dimensions were those that performed the best groups among cities. In this sense, the approaches with a high number of indicators (e.g., the total or the pillar approach) were characterised by misclassifying cities in more than 30% of the indicators. Thus, the most acceptable cluster analysis approach was that with a low number of indicators. Through this approach, it was possible to make correct groups of the sustainability level of the cities of the Algarve. These results provided an appropriate methodology for the decision-making regarding the sustainability of a region and could be extrapolated to other regions to assess sustainability or environmental indicators.
- Concrete projection in mines - associated risksPublication . Souza, Rafael Ferreira de; Marçal Gonçalves, Marta; Ribeiro, ConceiçãoThis article analyzes the risks associated with the application of shotcrete in underground mining galleries, from the point of view of occupational health and safety. In this way, with the awareness of the risks in this activity and in this environment, it is possible to improve and even optimize the behavior of workers to avoid possible accidents during its application. We can prioritize problems based on the GUT Matrix. It is possible to identify which of them require an immediate response and which can be dealt with later. To this end, a cross-sectional study was carried out using direct observation. The data collected were entered into the IBM SPSS 28.0.1.0 (IBM Corp., Chicago, IL, USA) software and subsequently a descriptive analysis was carried out to respond to the objectives of the study and obtain correlations between the verified factors. To achieve the objectives, bibliographical research was carried out on the topic and international regulations served as the basis for the study. After identifying the dangers and possible causes of accidents or risks, the factors that make up the simplified Risk Assessment methodology were quantified. This activity carries health risks, such as lung disease due to inhalation of silica contained in the cement. Therefore, the use of protective equipment, such as a hood with a supply of clean external air or masks that completely filter the smallest particles, as well as worker’s rotation are of great importance. This work is original because there is not much literature about the use of this technique in works in underground galleries, with the thermal issue of the environment as the biggest limitation, in contrast to open-air works, where the use of this technique is more common.
- Continual learning for object classification: integrating AutoML for binary classification tasks within a modular dynamic architecturePublication . Turner, Daniel; Cardoso, Pedro; Rodrigues, JoaoFor humans it is quite easy to identify a new object after learning to identify existing ones, but not for a machine. Deep neural networks (DNN) are the foundation of the current state-of-the-art methods for training machines to recognize sets of objects. The issue is that any modification to the DNN weights that were trained to classify an initial set of objects has the potential to seriously impair the network’s ability to make those initial classifications; this behaviour is referred to as catastrophic forgetting (CF). This paper presents a continual learning (CL) architecture that can deal with CF. The architecture is composed of two primary parts: (i) The feature extraction component, which is based on the ResNet50 backbone and (ii) the modular dynamic classification (MDC) component. The latter is made up of multiple sub-networks that gradually assemble themselves into a tree-like structure that reorganizes itself as it learns over time, so that each sub-network can operate independently. The MDC relies heavily on binary classification, and here the application of automated machine learning (AutoML) was introduced, where each binary classifier is tailored on-the-fly, and is/can be different from object to object. The strategy involves a calculated selection from a predefined list of model types and parameters, optimizing them for their respective tasks. Results demonstrate that we advanced the adaptability and performance of the network, emphasizing the transformative potential of AutoML in modular CL approaches. Tests on the CORe50 dataset showed accuracy results of 81.1%, which are above the state of the art for CL architectures.