II. Componente Politécnica
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Percorrer II. Componente Politécnica por Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) "06:Água Potável e Saneamento"
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- Análise de métodos de classificação automática de uso do solo associadas à caracterização e quantificação de áreas regadas - Caso de estudo Campina de Faro, AlgarvePublication . Marques, Jonat Stefani Justa; Martins, Fernando Miguel Granja; Costa, Luís Ricardo Dias daA região Algarvia, com um clima temperado de características mediterrânicas, enfrenta uma crescente incidência de fenómenos de seca hidrológica prolongada, o que agrava de forma significativa os desafios relacionados com a escassez de recursos hídricos na região. A estimativa de valores do consumo de água subterrânea em áreas de regadio na região Algarvia consiste numa variável difícil de controlar e quantificar, não só devido ao elevado número de captações particulares, mas também por causa da variação meteorológica, que afeta os regimes de rega e das áreas regadas. Através da informação extraída pelo processamento de imagens digitais obtidas por deteção remota, juntamente com os valores das dotações de rega, pretende-se contribuir para estimativas do balanço hídrico do sistema aquífero de Campina de Faro mais precisas. Neste trabalho, estudou-se a classificação de uso e ocupação do solo para desenvolver uma metodologia de classificação automática de áreas agrícolas e espaços verdes regados, usando imagens de satélite Sentinel-2, aplicados à Campina de Faro. O projeto permitiu caracterizar com precisão as principais culturas agrícolas e espaços verdes regados na área de estudo e estimar o volume de água utilizado na rega com base nas dotações de rega das diferentes culturas. A metodologia desenvolvida é facilmente replicável para diferentes períodos e zonas, oferecendo uma ferramenta útil para a gestão dos recursos hídricos na região do Algarve. Os resultados obtidos permitiram a classificação das principais áreas e culturas regadas no sistema aquífero, bem como a quantificação da sua variação ao longo do tempo. Para além disso, foram aplicadas dotações de rega oficiais da DGADR, com o objetivo de estimar o volume de água utilizado na rega destas parcelas agrícolas, de forma a quantificar o volume de água extraído do aquífero para a agricultura e golfe. Os valores obtidos estão próximos dos valores oficiais reportados nos Planos de Gestão da Região Hidrográfica, o que demonstra, de certa forma, a fiabilidade dos resultados alcançados com esta metodologia.
- 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.
- Efficacy of slow sand filtration enriched with trichoderma atroviride in the control of fusarium oxysporum in soilless cultivation systemsPublication . Matias, Pedro; Guerreiro David Coelho, Luísa Isabel; Reis, MárioOn a planet intending to move toward carbon neutrality while ensuring food security, maximizing water and nutrient use efficiency in agriculture is essential. Soilless cultivation offers a promising solution for food production, yet in substrate-based systems, excess nutrient solution (drainage) is often discarded to maintain phytosanitary safety, resulting in considerable water and nutrient waste. Reusing this drainage requires disinfection to eliminate pathogens. Among available methods, slow sand filtration (SSF) is ecological, economical, and simple, showing strong biological control potential, though not always fully effective against Fusarium oxysporum. Trichoderma atroviride, an antagonistic fungus, may enhance SSF performance. Its antagonistic capacity was evaluated in vitro via direct confrontation assays and in vivo using a closed-loop soilless cucumber cultivation system with eight treatment combinations of SSF, T. atroviride, and F. oxysporum. SSF reduced F. oxysporum incidence by approximately 48%, T. atroviride in irrigation by 44%, and SSF enriched with T. atroviride reached 58% disease incidence reduction, though this increase was not statistically significant. These results confirm that both SSF and T. atroviride can partially suppress F. oxysporum, but further optimization is needed for consistent and complete pathogen control.
- Impact of pavement distribution on hillslope runoff in peri-urban landscapes, based on laboratorial experimentsPublication . Ferreira, Carla; Gerardo, Romeu; Isidoro, Jorge; Moruzzi, Rodrigo; Ferreira, António; Lima, João deIt is widely accepted that urbanization modifies the hydrological processes, increasing runoff and flood hazard. However, after decades of research, the magnitude of the impacts is not well understood. This is partially due to spatial-temporal differences in rainfall-runoff processes over complex landscapes comprising different land-uses, typical of peri-urban areas. This study aims to investigate the impact of different spatial patterns of pavement on surface runoff, under distinct weather conditions (dry vs wet). Inspired on urban cores observed in peri-urban catchments, 7 spatial patterns were investigated: 100% pavement, 100% pervious, and 60% pavement (and 40% pervious) under continuous placement located upslope or downslope, and under dispersed patterns with regular, irregular and linear distribution. Concrete blocks were used as pavement material, whereas pervious surfaces were simulated using either bare soil, 1.5 kg·m−3 with sandy-loam texture, or commercial natural grass carpets. The 13 configurations of pavement and pervious materials, pavement-soil and pavement-grass were simulated in the laboratory, in a 1.0 × 1.0 m2 flume, with 0.05 m soil depth and 9° slope. Three rainfall simulation experiments were performed for each spatial configuration. Each experiment comprises a set of four sequential storms with 50 mm·h−1 over 20-min, interrupted by 30-min intervals, to simulate dry and increasingly wet antecedent settings. Results show that runoff is driven by both spatial pattern and soil moisture. Runoff coefficients ranged from 70–81% in fully paved surfaces to 1.4–40% in bare soil and 0.2–3.8% in grass, exhibiting increasing values from dry to wet antecedent moisture conditions, especially in bare soil. Under dry conditions, continuous pavement generates more runoff if placed downslope than upslope (28% vs 5% with grass and 37% vs 33% with bare soil). Under wet settings, however, continuous pavement generated (i) higher runoff if associated with downslope than upslope bare soil (63% vs 52%), due to saturation-excess favored by cumulative rainfall and upslope runoff; and (ii) lower runoff if associated with downslope than upslope grass surface (33% vs 24%). When considering dispersed pavement, runoff increased from dry to wet conditions, ranging from 32% to 62% and 1.3% to 23% when distributed with soil and grass covers, respectively. Adequate urban planning based on spatial patterns that maximize runoff sinks over the landscape should be considered to enhance urban flood resilience. Grass (as other covers) has higher capacity to retain and infiltrate rainfall and runoff than bare soil, and may represent a nature-based solution to mitigate flood hazard in peri-urban areas.
- Revisiting relative humidity: conceptual ambiguities and applicability conditionsPublication . Ruivo, Celestino; Costa, Vítor A. F.; Domínguez-Muñoz, FernandoThe state of moist air significantly impacts human comfort, human health, preservation of goods and food, and many processes. At a given pressure, it is usually defined by one pair of independent variables, one invariably the dry bulb temperature, and the other the humidity ratio, the relative humidity, or the specific enthalpy. Relative humidity is a widely referred to and used concept. However, there is no consensus on its definition. The different definitions in literature are not clear enough, and are prone to misleading and questionable numerical values. This is especially relevant for high temperatures when using psychrometric charts, online calculators, simulation tools, software of measuring systems, and home-made routines or numerical tools. This work aims to highlight how and why the concept of relative humidity needs to be clearly and uniquely defined, and why care is needed concerning its applicability conditions. Additionally to the given explanations, mathematical expressions are used to do that more clearly and accurately. The main key issues raised in this paper are related to the consideration, and use of relative humidity when moist air temperature exceeds the water saturation temperature corresponding to the prevailing total pressure.