Browsing by resource type "doctoral thesis"
Now showing 1 - 10 of 48
Results Per Page
Sort Options
- Análise de tripletos e de repetições em estruturas primárias de DNAPublication . Lousado, JoséO desenvolvimento de equipamentos de descodificação massiva de genomas veio aumentar de uma forma brutal os dados disponíveis. No entanto, para desvendarmos informação relevante a partir da análise desses dados é necessário software cada vez mais específico, orientado para determinadas tarefas que auxiliem o investigador a obter conclusões o mais rápido possível. É nesse campo que a bioinformática surge, como aliado fundamental da biologia, uma vez que tira partido de métodos e infra-estruturas computacionais para desenvolver algoritmos e aplicações informáticas. Por outro lado, na maior parte das vezes, face a novas questões biológicas é necessário responder com novas soluções específicas, pelo que o desenvolvimento de aplicações se torna um desafio permanente para os engenheiros de software. Foi nesse contexto que surgiram os principais objectivos deste trabalho, centrados na análise de tripletos e de repetições em estruturas primárias de DNA. Para esse efeito, foram propostos novos métodos e novos algoritmos que permitirem o processamento e a obtenção de resultados sobre grandes volumes de dados. Ao nível da análise de tripletos de codões e de aminoácidos foi proposto um sistema concebido para duas vertentes: por um lado o processamento dos dados, por outro a disponibilização na Web dos dados processados, através de um mecanismo visual de composição de consultas. Relativamente à análise de repetições, foi proposto e desenvolvido um sistema para identificar padrões de nucleótidos e aminoácidos repetidos em sequências específicas, com particular aplicação em genes ortólogos. As soluções propostas foram posteriormente validadas através de casos de estudo que atestam a mais-valia do trabalho desenvolvido.
- Application-Driven Wireless Sensor NetworksPublication . Marques, Bruno; Ricardo, ManuelThe growth of wireless networks has resulted in part from requirements for connecting people and advances in radio technologies. Recently there has been an increasing trend towards enabling the Internet-of-Things (IoT). Thousands of tiny devices interacting with their environments are being inter-networked and made accessible through the Internet. For that purpose, several communications protocols have been defined making use of the IEEE 802.15.4 Physical and MAC layers. The 6LoWPAN Network Layer adaptation protocol is an example which bridges the gap between low power devices and the IP world. Since its release, the design of routing protocols became increasingly important and the IPv6 Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks (RPL) emerged as the IETF proposed standard protocol for IPv6-based multi-hop Wireless Sensor Networks (WSN). This thesis considers that the sensor nodes form a large IPv6 network making use of above technologies and protocols, and that the sensor nodes are enabled to run one or more applications. It is also assumed that the applications and the sensor nodes to which they are associated, are not always active, alternating between active and inactive states. The thesis aims to design a new energy efficient communications solution for WSN by exploring the hypothesis that the network is aware of the traffic generated by the applications running in the sensor nodes. Therefore, the thesis provides two major contributions: 1) a cross-layer mechanism using application layer and network layer information to constrainRPL-defined routing trees (RPL-BMARQ); 2) an Application-Driven WSN node synchronization mechanism for RPL-BMARQ. RPL-BMARQ is designed as an extension to the RPLrouting protocol using information shared by the application and routing layers to construct Directed Acyclic Graphs (DAGs), allowing the nodes to select parents with respect to the applications they run. By jointly considering the neighbors of each node, the applications each node runs, and the forwarding capabilities of a node, we provide a communications solution which enables the data of every application and sensor node to be transferred, while keeping the overall energy consumed low by reducing the time the nodes are active and reducing the total number of multicast packets exchanged. Therefore, RPL-BMARQ helps reducing the network energy consumption since it restricts radio communication activities while maintaining throughput fairness and packet reception ratio high. The mechanism was evaluated using four scenarios with different network topologies and compared against "standard RPL". The results obtained show that the mechanism enables lower energy consumption since the nodes are more often put a sleep, reducing the total number of packets exchanged, while maintaining fairness and query success rates high. The Application-Driven WSN node synchronization mechanism for RPL-BMARQ was designed to maintain the sensor nodes synchronized according to the duty cycle of the applications they run. The mechanism jointly uses cross-layer information and the Exponentially Weighted Moving Average (EWMA) technique for calculating in run-time average network delays which are used to control the time the sensor nodes would sleep in the next cycle in order to wake up just before the next activity period starts. This mechanism enables all the sensor nodes to go asleep and to wake up in synchronism. The mechanism was theoretically evaluated and simulated, and the results obtained show that the synchronization mechanism works as previewed. The results also showed that, when designing WSN applications with this mechanism, the nodes not involved in communications are kept sleeping as much as possible, waking up when necessary and in synchronism. In order to confirm the validity of the mechanisms designed, we also tested them in real environments where the results were confirmed.
- Armazenamento de energia associado à produção com origem em fontes renováveisPublication . Santos, Fernando Miguel Soares Mamede dos; Jorge, Humberto; Cruz, SérgioNos últimos anos, o setor elétrico tem vindo a passar por profundas transformações. Estas são devidas aos avanços tecnológicos e alterações do tipo de cargas, maiores exigências ao nível da qualidade de energia, liberalização do mercado em curso, grandes preocupações com as questões ambientais sobretudo ao nível da produção, proliferação da geração distribuída, os clientes passaram a adotar uma postura exigente ao nível dos produtos e serviços, crescimento da procura da energia elétrica. Na tese desenvolve-se uma abordagem baseada na geração distribuída com armazenamento de energia, tendo em consideração as oportunidades que a evolução do setor elétrico pode vir a contemplar. As oportunidades ao nível do consumidor com capacidade de produção que poderá contribuir de forma ativa para o funcionamento mais eficiente de todo o sistema elétrico. Esta contribuição estará ao nível de uma gestão de carga mais flexível que permitirá evitar ou adiar novos investimentos ao nível da produção, transmissão e distribuição de energia. Acrescentando-se o armazenamento de energia nas instalações finais, o sistema energético do cliente vai poder gerir as trocas com a rede, estando disponível para prestar serviços auxiliares à gestão da rede através da resposta a pedidos de auxílio por parte do gestor da rede, no sentido do fornecimento de energia/deslastre de cargas ou para aumento das carga/armazenamento de energia. Passa a atuar aproveitando as oportunidades de negócio em troca do auxílio à rede, ou seja, de uma prestação de serviço. Neste sentido foi desenvolvido nesta tese um modelo de gestão do fluxo de energia entre produção, carga na habitação, armazenamento e rede pública permitindo ao consumidor tirar benefícios económicos do seu sistema produção com armazenamento. Por outro lado, a rede elétrica beneficia com a diminuição das perdas ao nível da transmissão e distribuição, mas sobretudo com a flexibilidade da carga que lhe resolve problema nos períodos de ponta até em períodos em que há excesso de energia para distribuir. Além disso, com a existência deste tipo consumidor com sistema inteligente de gestão de energia, conseguem-se evitar ou adiar investimentos na atualização das redes para satisfazerem a procura. O modelo de gestão de energia que é aqui apresentado permite gerir as correntes das diferentes fontes num barramento DC nas instalações finais de clientes residenciais ou comerciais. A gestão é feita através de conversores DC/DC aplicados entre as diferentes fontes DC e o barramento DC, sendo controlada a corrente que está disponível na saída de cada uma delas em especial dos elementos de armazenamento. A utilização da rede DC permite uma gestão mais eficiente da produção com base em fontes de energia renováveis, evitando-se perdas nas conversões AC/DC e DC/AC nas trocas com a rede AC, além disso facilita a gestão dos fluxos de energia entre os diversos elementos do sistema. Entre o barramento DC e a rede AC existe um inversor que é responsável por promover as trocas nos dois sentidos através da leitura da tensão existente no barramento DC. Assim se a tensão no barramento DC descer um pouco, vai trazer a energia de AC para DC e no caso da tensão no barramento DC subir um pouco, a energia passa do barramento DC para a rede AC. Atualmente no regime português de auto consumidor a injeção de energia para a rede é pouco compensador, ou perde-se a energia quado não há contagem ou existindo contagem é vendida a um preço baixo muito inferior ao da compra de energia. Mas espera-se que constantes mudanças regulatórias e de mercado da energia elétrica, levarão certamente no sentido dos atuais consumidores/produtores poderem vir a prestar serviços à rede elétrica pública e obterem com eles novas formas de remuneração, que contribuirão para reduzir a sua fatura energética. In recent years, the electricity sector has been undergoing profound changes. These are due to technological advances and changes in the type of loads, greater demands on power quality level, the ongoing market liberalization, major concerns with environmental issues particularly in terms of production, proliferation of distributed generation, customers have adopted a demanding posture in terms of products and services, growth in demand for electricity. The thesis develops an approach based on distributed generation with energy storage, taking into account the opportunities that the evolution of the electricity sector can come to contemplate. The opportunities at the consumer level with a production capacity which can contribute actively to the more efficient operation of the entire electrical system. This contribution will be the level of a more flexible load management that will avoid or postpone new investments in the production, transmission and distribution of energy. Adding energy storage in the final installation, the energy system of the customer will be able to manage exchanges with the network and is available to provide ancillary services to the management of the network by responding to requests for assistance from the network manager, the sense of power supply / shedding loads or increase in load / energy storage. Now operates taking advantage of business opportunities in exchange for aid to the network, ie the provision of service. In this sense it was developed in this thesis a model of management of energy flow between production, load housing, storage and public network, enabling customers to get economic benefits from its production system with storage. On the other hand, the power grid benefits from the reduction in losses in terms of transmission and distribution, but above all with the flexibility of the load that solve problem during peak periods even in periods when there is excess energy to distribute. Moreover, the existence of this consumer type with intelligent power management system, can be avoided or postpone investments in upgrading networks to meet demand. The power management model that is presented here allows manage the currents of different sources in a DC bus in the final installations of residential or commercial customers. The management is via DC/DC converters applied between different DC source and the DC bus and is controlled current which is available at the output of each especially of storage elements. The use of the DC bus allows more efficient management of production based on renewable energy sources, avoiding losses in conversion AC/DC and DC/AC in trade with the AC grid also facilitates the management of energy flows between the various elements of the system. Between the DC bus and the AC grid, there is an inverter that is responsible for promoting the exchange in both directions through the reading of the tension on the DC bus. So if the voltage on the DC bus down a little, will bring the power of AC to DC and in the case of DC bus voltage rise slightly, the energy passes from the DC bus to the AC grid. Currently the Portuguese system auto consumer injection into the grid is unrewarding or energy is lost there is no count or count there is sold at a low price much lower than buying energy. But it is expected to constant regulatory changes and the electricity market, will certainly lead towards the current consumers / producers can come to provide services to the public power grid and achieve with them new forms of remuneration, which will help reduce energy bill .
- Assessing wood quality by spatial variability of transverse elastic properties within the stem: case study on P. pinaster at the meso scalePublication . Pereira, João; Xavier, José; Lousada, José; Silva, AbilioIn this work the radial and longitudinal variations of maritime pine (Pinus pinaster Ait.) transverse elastic properties, within the stem, were investigated. Ring-oriented tensile tests through five radial positions and three height levels were carried out in 750 radial-tangential specimens, at the growth ring scale (meso scale). The strain fields over the gauge section were measured by digital image correlation. A balance between accuracy and spatial resolution was found out in order to assess the gradient strain fields generated by the material heterogeneous mesostructure. A segmentation technique based on image processing and analysis was implemented in order to split each annual ring, at the region of interest, in three main tissues: resin ducts, earlywood (EW) and latewood (LW). Accordingly, transverse elastic moduli of each EW and LW layers were then estimated by two different identification methods: the Anisotropic based method (AbM) and the Virtual fields method (VFM). The VFM was applied to directly identify in-situ Q11 and Q66 stiffness components associated to EW and LW and the AbM was applied to the global ER and GRT evaluation. These effective mechanical properties were used to infer the local ones as a function of mean density, combining the application of a micromechanical model (mixture law) and a unit cell model. The Q11 and Q66 LW/EW ratios were found in the order of 1.32 and 2.45, respectively. These ratios suggest a linear relationship between elastic properties and density. Furthermore, the spatial variability of the elastic properties was analyzed and related to the mesostrucutre heterogeneity, which was given namely by means of density measurements that were taken by x-ray microdensitometry. The results were found in good agreement, presenting significant correlations with density. Specifically, both effective ER and GRT were most often up to approximately 90% determined by mean density.
- "Assessment of nutritional status and dietary intake of institutionalized older adults: A multidisciplinary approach in a population of residents in Viseu (center of Portugal)" (PT: ”Avaliação do estado nutricional e de ingestão alimentar de idosos institucionalizados: uma abordagem multidisciplinar numa população de Viseu (centro de Portugal)”)Publication . da Costa Ferreira Oliveira Caçador, Catarina IsabelA população idosa em Portugal, em 2021, representava 23,4% de toda a população e as projeções apontam para um aumento neste número, sendo a Região Centro uma das áreas mais envelhecidas. A má nutrição causada por excesso ou deficiência de nutrientes é uma condição que afeta os idosos de forma alarmante, principalmente aqueles que vivem em lares. Até ao momento, os estudos publicados que caracterizam o estado nutricional e a dieta de idosos institucionalizados são escassos. Assim, é imperativo retratar a situação atual para potenciar a implementação de medidas adequadas de combate à má nutrição e prevenir estas situações no futuro, melhorando a qualidade de vida. Assim, esta tese de doutoramento teve como principal objetivo avaliar o estado nutricional e o consumo alimentar de idosos institucionalizados em Portugal (concelho de Viseu), tendo sido feita uma abordagem multidisciplinar destes mesmos idosos.A revisão sistemática, realizada no âmbito deste trabalho de doutoramento, revelou que um melhor estado nutricional está correlacionado com uma melhoria das capacidades funcionais e cognitivas. Neste trabalho estiveram envolvidos 214 participantes, com uma média de idades de 82,3±6,1 anos, sendo 72% do sexo feminino. A maioria apresentava baixa escolaridade (94,8%) e eram viúvos, separados ou divorciados (74,3%). A aplicação do Mini Nutritional Assessment (MNA) mostrou que 28% da população idosa estudada estava em risco de má nutrição e 57,9% apresentavam excesso de peso (de acordo com o Índice de Massa Corporal – IMC). A má nutrição estava relacionada com um défice de ingestão energética total e de nutrientes sendo as mulheres as mais afetadas. Verificou-se que 75,2% dos idosos apresentaram uma ingestão de proteínas desadequada (39,7% abaixo das recomendações). Também a ingestão de lípidos se revelou desajustada em 30,3%, com 19,6% dos idosos apresentando consumo excessivo. Já relativamente à ingestão dos hidratos de carbono, a maioria (66,8%) está dentro das recomendações. Uma diferença estatisticamente significativa (p<0,05) foi encontrada quando se comparou a ingestão energética das mulheres com risco de má nutrição com as que apresentavam estado nutricional normal (1621,2±326,0Kcal/dia vs 1747,3±294,5Kcal/dia, respetivamente). As mulheres sob risco de desnutrição também apresentaram menor ingestão de proteínas, lípidos, fibras, água, tiamina, ácido fólico, vitamina B12, ácido ascórbico, magnésio, zinco, sódio, potássio e fósforo (p<0,005).Em média, os homens apresentaram perímetro abdominal superior ao das mulheres (101,9±10,0 cm vs 94,6±10,5 cm). Os valores do IMC variaram de 16,0 kg/m2 a 43,3 kg/m2, com 7,5% dos indivíduos abaixo do peso (IMC <22 kg/m2) e 57,9% acima do peso (IMC >27 kg/m2). Os valores do Índice de Barthel (IB) indicaram que a maioria dos participantes no estudo (69,6%) era minimamente dependente nas atividades da vida diária. Um total de 84 (39,3%) participantes apresentou défice cognitivo, com base no Mini-Exame do Estado Mental (MEEM). Foi possível demonstrar que o risco de má nutrição (avaliado pelo MNA) está relacionado com menores capacidades funcionais e mentais (segundo o IB e o MEEM) (p<0,001). Este estudo também destacou que o IMC se correlacionou com o risco nutricional (avaliado segundo o MNA) (r=0,28, p<0,001), demonstrando-se a importância da utilização conjunta do IMC e do MNA para a correta avaliação nutricional do adulto mais velho. Este trabalho demonstrou, ainda, que os idosos com maiores níveis de dependência também apresentaram maior probabilidade de défice cognitivo (r=0,35, p<0,0001). A polifarmácia e a medicação potencialmente inapropriada (MPI) também são preocupações entre os idosos. Os participantes no estudo tomaram, em média, 7,6±3,3 medicamentos por dia. A polifarmácia foi identificada em 97,9% dos idosos, dos quais 80,8% tomavam 5 ou mais medicamentos por dia e 79,3% dos participantes apresentaram pelo menos uma MPI. Os idosos que tomavam cinco ou mais fármacos por dia ou que tomavam fármacos do foro psiquiátrico, gastrointestinal ou antidiabéticos orais (independentemente de serem considerados potencialmente inapropriados ou não) apresentaram uma maior probabilidade de apresentarem défice cognitivo (p<0,05). Em conclusão, foi possível destacar que uma avaliação do estado nutricional e de ingestão alimentar dos idosos institucionalizados é essencial para preservar a sua saúde e qualidade de vida; que programas de intervenção multidimensionais devem ser priorizados, dada a inter-relação que podemos verificar entre o estado nutricional, o estado cognitivo, autonomia e independência dos idosos, especialmente os institucionalizados; que devem ser consideradas intervenções não-farmacológicas de modo a atingir níveis mais elevados de independência e autonomia; e que uma estratégia global destinada a controlar as perturbações do bem-estar deve incluir a avaliação regular e individualizada dos riscos de desnutrição e seu o diagnóstico precoce.
- Avaliação de projectos de investigação e desenvolvimento na área das telecomunicaçõesPublication . Fialho, JoanaUma correta avaliação de projetos de investigação e desenvolvimento (I&D) permite que as empresas possam selecionar e/ou priorizar os projetos que melhor satisfaçam os seus objetivos. Para além disso, muitas empresas deparam-se com limitações de recursos, especialmente os humanos. Uma ferramenta que ajude os gestores a encontrarem a melhor estratégia para alocar os recursos é muito importante para a conclusão dos projetos de forma eficiente e sem desperdícios. Este trabalho apresenta duas ferramentas que ajudam a avaliar projetos de I&D, tendo como base a estrutura e política de uma empresa específica: a PT Inovação. A avaliação deste tipo de projetos (e outros) depende, também, dessa estrutura e política, pois os pressupostos admitidos por umas empresas podem não o ser noutras. De acordo, então, com a empresa, construiu-se uma primeira abordagem de avaliação baseada em múltiplos critérios, dispostos numa estrutura hierárquica: abordagem hierárquica. Seguidamente, outra abordagem foi construída, tendo em conta apenas o critério financeiro e baseada na teoria das opções reais: abordagem estocástica. Note-se que a informação necessária para a utilização da abordagem hierárquica é mais fácil de obter do que a requerida pela abordagem estocástica. Os projetos de I&D da PT Inovação podem ser muito diferentes entre si e, em geral, são desagregados em ações, cuja estrutura e objetivos podem ser muito específicos. Devido a esta variedade, os projetos e ações são diferenciados por tipos. Esta diferenciação leva a que, na abordagem hierárquica, os critérios tenham diferentes pesos, mediante o tipo de projeto ou o tipo de ação que se está a considerar. O processo de avaliação desta abordagem baseia-se no AHP (analytic hierarchy process), sendo que algumas das suas limitações tiveram que ser ultrapassadas, nomeadamente a dificuldade em estabelecer algumas comparações, o grande número de comparações que podem ser requeridas pelo método, e o tratamento de critérios que utilizem valores financeiros. O resultado da abordagem hierárquica permite priorizar e/ou selecionar projetos ou ações. São ainda sugeridas formas de, perante o resultado dessa avaliação, afetar os recursos disponíveis pelas diferentes ações consideradas no processo de avaliação. A abordagem estocástica parte do pressuposto inicial que as ações são compostas por um conjunto de tarefas (parcelas) homogéneas. Essas tarefas são avaliadas, ao mesmo tempo que é definida a melhor estratégia para a sua execução: mediante os níveis de recursos disponíveis, são definidas regras que ajudam a decidir sobre o nível de recursos a utilizar em cada instante, de acordo com a maximização de um valor financeiro que caracteriza a tarefa. Considera-se que o tempo de execução de uma tarefa e os cash flows esperados têm comportamento estocástico. Os custos são fixos, por unidade de tempo e, tal como o tempo de execução, dependem do nível de recursos utilizado. O processo de avaliação baseia-se na teoria das opções reais e no processo de simulação least squares Monte Carlo (LSM), com algumas adaptações, já que se considera o tempo de execução estocástico, e não determinista.
- Avaliação do desempenho operacional de rotundas: modelos e aplicaçõesPublication . Vasconcelos, Luís; Seco, Álvaro; Bastos Silva, AnaAo longo das três últimas décadas, as rotundas têm vindo a substituir as interseções prioritárias em muitos países, assegurando elevados níveis de aceitação. As condições de funcionamento de uma rotunda em termos de capacidade, segurança e emissões dependem da sua tipologia, das suas características geométricas e dos níveis de procura, importando dispor de modelos de avaliação operacional que apoiem os projetistas nos processos de seleção e conceção geométrica das soluções mais adequadas. Esta tese, desenvolvida em três fases, contribui para potenciar o desempenho e aplicabilidade desses modelos. A primeira fase incidiu nos modelos de capacidades baseados na teoria de gap-acceptance. O trabalho foi desenvolvido utilizando uma base de dados reais, recolhidos em seis rotundas portuguesas, e teve como objetivo otimizar a aplicabilidade do modelo generalizado de Hagring. Foi proposto um novo método de estimação dos parâmetros da distribuição estatística Cowan M3 a partir de uma distribuição empírica de intervalos entre veículos prioritários, com base no qual se obteve uma expressão de parametrização que depende apenas dos fluxos conflituantes. De seguida, analisaram-se diferentes métodos de estimação de intervalos críticos e complementares, obtiveram-se parâmetros calibrados para as condições portuguesas e efetuou-se uma comparação com valores de referência de outros países. Verificou-se que a fórmula de capacidades resultante possui uma elevada capacidade explicativa e produz estimativas que se ajustam muito bem às capacidades observadas. Finalmente, propôs-se uma nova metodologia de estimação de intervalos críticos para movimentos de atravessamento e de inserção em rotundas. O modelo proposto descreve o processo de gap-acceptance a nível microscópico, considerando as características da unidade veículo-condutor e a geometria da manobra. Tendo por referência resultados obtidos com modelos convencionais de estimação, concluiu-se que a nova abordagem é promissora, requerendo contudo o desenvolvimento de um submodelo de previsão de margens de segurança para maximizar o seu potencial. A segunda fase centrou-se no estudo dos modelos de microssimulação de tráfego tendo em vista a sua aplicação mais eficiente à análise do desempenho de rotundas nas suas mais variadas tipologias. Desenvolveu-se em primeiro lugar uma metodologia híbrida de calibração do modelo de microssimulação Aimsun, em que os parâmetros envolvidos no submodelo de car-following de Gipps são estimados com base em dados macroscópicos e os restantes parâmetros são estimados através de um processo de otimização, assente num algoritmo genético. Verificou-se que os parâmetros resultantes da estimação macroscópica são robustos, o que permite a sua aplicação em novas localizações apenas com ajustamentos pontuais. De seguida, avaliou-se as condições de aplicabilidade da metodologia de análise de segurança SSAM (Surrogate Safety Assessment Model). O trabalho consistiu na validação desse modelo através de dois métodos distintos: o primeiro compara o número de conflitos simulados pelo SSAM com o número de acidentes previstos por modelos clássicos de previsão de acidentes, em interseções virtuais; o segundo compara os conflitos reais observados em interseções reais com os conflitos previstos pelo SSAM, decorrentes de um modelo de simulação. Concluiu-se que o SSAM replica satisfatoriamente o padrão de conflitos reais e é uma ferramenta útil na previsão dos níveis de segurança de novas instalações. Na terceira fase avaliou-se o potencial de desempenho das turbo-rotundas relativamente às rotundas convencionais de duas vias de circulação. Este trabalho foi desenvolvido em duas partes. Na primeira, baseada na teoria clássica de gap-acceptance, procedeu-se à identificação precisa e detalhada do domínio preferencial de aplicabilidade das turbo-rotundas, em função dos níveis de procura e tendo em vista a componente de capacidade. Verificou-se que a turbo-rotunda oferece mais capacidade apenas sob casos muito particulares de procura, nomeadamente quando a proporção de tráfego de viragem à direita é muito grande. Na segunda, analisou-se o caso concreto de conversão da rotunda do Choupal, em Coimbra, numa rotunda de duas vias, e posteriormente em turbo-rotunda, considerando as componentes de capacidades/demoras, segurança/conforto e emissões atmosféricas, para diferentes cenários de procura. A análise foi suportada por um modelo de microssimulação Aimsun. Verificou-se que, relativamente à solução atual, ambas as propostas garantem o aumento da reserva de capacidade e a diminuição das emissões, tendo a turbo-rotunda a vantagem de manter os níveis de segurança atuais.
- O Cabri-Géomètre e a construção de uma nova cultura matemática – um estudo no âmbito da formação inicial de professores do 1º CEBPublication . Ribeiro, AntónioEnquanto elementos culturais que caracterizam uma dada sociedade, nomeadamente as representações dominantes sobre a matemática em geral e a geometria em particular têm contribuído para que, nos últimos anos, esta área da matemática tenha sido indevidamente abordada nas salas de aula, o que parece ter acontecido com maior expressão nos anos iniciais de escolaridade. Recentemente reconheceu-se que pode ser, precisamente, pela via da geometria que a matemática pode vir a ser encarada e abordada, sob um prisma mais consentâneo com o entendimento presente da natureza, epistemologia e ensino e aprendizagem desse domínio. Por outro lado, a Escola não pode mais ignorar que se vive numa época caracterizada pela crescente expansão das tecnologias de informação e da comunicação que podem ser um precioso contributo para a construção do conhecimento duma forma eficaz e inovadora. A conjugação destes aspectos levou à consideração de que, enquanto formadores de professores, nos competia proporcionar formação que pudesse contribuir para uma praxis que favorecesse uma aprendizagem significativa da geometria alicerçada em actividades desafiantes suportadas por ambientes dinâmicos complexos sobre os quais os alunos exercem pleno controlo. Tal contexto é propiciador de interacções com o saber e com os outros, mediadas pelo artefacto, ingredientes nos quais assentam as perspectivas construcionista, sócio-construtivista e construtivista comunal da aprendizagem. Assim, a investigação levada a cabo perseguia como principal objectivo averiguar em que medida a frequência, por futuros professores do 1º Ciclo do Ensino Básico, de uma disciplina com uma vertente predominante de formação vocacionada para a resolução de problemas/situações problemáticas significativas em geometria, utilizando a ferramenta informática Cabri-Géomètre, contribuía para uma evolução das representações essencialmente acerca da matemática e do seu processo de ensino e de aprendizagem, em especial da geometria e do uso do computador, para uma abordagem mais adequada, significativa e criativa da geometria, por parte desses futuros professores e, em última instância, para a construção de uma nova cultura matemática. A investigação desenvolvida sugere que a) a emergência de representações mais favoráveis acerca da geometria pode ter reflexo nas representações acerca da matemática; b) as relações entre representações e práticas podem ser influenciadas pela envolvente cultural; c) a formação e utilização sistemática de um ambiente de geometria dinâmica pode contribuir, por um lado, para que a matemática seja considerada uma área menos hostil e mais humanizada e, por outro lado, para o reconhecimento de formas mais úteis de utilização do computador em contexto de sala de aula.
- Cálculo fraccional em escalas temporaisPublication . Bastos, Nuno; Torres, Delfim Fernando MaradoIntroduzimos um cálculo das variações fraccional nas escalas temporais ℤ e (hℤ)!. Estabelecemos a primeira e a segunda condição necessária de optimalidade. São dados alguns exemplos numéricos que ilustram o uso quer da nova condição de Euler–Lagrange quer da nova condição do tipo de Legendre. Introduzimos também novas definições de derivada fraccional e de integral fraccional numa escala temporal com recurso à transformada inversa generalizada de Laplace.
- Chamber validation of the explicit master chemical mechanism (MCM) and application to air pollution studiesPublication . Pinho, Paulo Gabriel Fernandes de; Pio, Casimiro Adrião; Jenkin, MichaelABSTRACT: The present dissertation consisted essentially in the evaluation of several schemes included in Master Chemical Mechanism and in its capability of predicting the transformation processes of pollutants in the atmospheric environment. This was achieved by comparison of model simulations with environmental chamber data, and also by incorporation of the chemical mechanism into a tropospheric model, allowing the comparison of model predictions with atmospheric observational data. Butane, ethene, propene, 1-butene, 1-hexene, isoprene, α−pinene, β−pinene, formaldehyde, acetaldehyde, methacrolein, acetone, methylethyl ketone, and methylvinyl ketone degradation mechanisms included in version 3.1 of Master Chemical Mechanism (MCM v3.1) were evaluated using environmental chamber datasets from the Statewide Air Pollution Research Center at the University of California. Photo-oxidation of butane, and its degradation products methylethyl ketone, acetaldehyde and formaldehyde, was made in conjunction with an initial evaluation of the chamber-dependent auxiliary mechanisms. The MCM v3.1 mechanism for butane was found to provide an acceptable reaction framework for describing the NOX-photo-oxidation experiments on the above systems, although a number of parameter modifications and refinements were identified which resulted in an improved performance. These generally relate to the magnitude of sources of free radicals from carbonyl photolysis processes. The simulations for ethene and propene systems were found to be sensitive to the branching ratios assigned to molecular and free radical forming pathways of the O(3P) reactions. With this constraint, the MCM v3.1 mechanisms for ethene and propene generally performed well. Evaluation of the MCM v3.1 1-butene and 1-hexene degradation mechanisms was found to be inconclusive. Photo-oxidation of Isoprene was made simultaneously with its degradation products, methacrolein and methylvinyl ketone. The MCM v3.1 mechanism for isoprene was found to provide an acceptable reaction framework for describing the NOX-photo-oxidation experiments, although a number of parameter modifications and refinements were identified which resulted on improved performance. These all relate to the magnitude of sources of free radicals from organic chemical process, such as carbonyl photolysis rates and the yields of radicals from the reactions of O3 with unsaturated oxygenates, and specific recommendations are made for refinements. In addition to this, it was necessary to include a representation of the reactions of O(3P) with isoprene, methacrolein and methylvinyl ketone. α-Pinene and β-pinene degradation mechanism included in MCM v3.1 has been evaluated and refined. α-pinene mechanism was found to overestimate D(O3-NO) specially for low VOC/NOx ratios. In addition, the simulated decay of α-pinene was in advance and formation of the product HCHO is underpredicted relative to the observations. A number of parameter modifications and refinements were identified which resulted in an improved performance. These all relate to the magnitude of sources of free radicals from organic chemical process. The reaction of O(3P) with α-pinene was incorporated, although the effect of its inclusion was found to be small. The main refinements proposed to α-pinene degradation mechanism are the increasing of nitrate yields from the initially formed RO2 and decreasing the OH yield from the reaction of O3. β-pinene mechanism was evaluated against the chamber data. However, an improvement of it was not obtained for all the evaluated runs. As a result of chamber evaluation of MCM, it is possible to make a number of suggestions and recommendations for future work, in relation to gaps and uncertainties in the kinetic and mechanistic database, and the availability of chamber data: confidence in chamber evaluations requires the uncertainty to be reduced on the kinetics of the reaction of OH with NO2; Chamber evaluation of VOC systems requires confirmatory information on their reactions with O(3P); further information is required to quantify fully free radical formation from reactions of ozone with alkenes under atmospheric conditions. The MCM v3.1 was incorporated into a Photochemical, one layer, Trajectory box Model (PTM) using a Lagrangian approach. The PTM was used to evaluate and intercompare the original and adapted versions of MCM v3.1, (resulting from refinements provided by chamber evaluation), at normal environmental conditions, in the polluted boundary layer atmosphere. The PTM was applied to a real situation in the Portuguese west coast, during an ozone summer episode, by following the air mass transported by sea breeze, from the coast line (Aveiro) to a location, approximately 65 kilometres inland (Covelo). The PTM was applied during the period of June 29 and 30 (2001), using meteorological and air quality data, obtained from a field campaign. The ozone concentrations obtained by application of PTM, using as chemical mechanism MCM v3.1 are a good approximation to the measured values in Sangalhos and Covelo. The refinements in MCM v3.1 resulting from chamber evaluation show only a very small change when applied to these field conditions. Sensitivity tests show that temperature has a large effect in calculated ozone concentrations. The field evaluation of MCM v3.1 inserted in the photochemical trajectory model indicate that there are too many model uncertainties to allow a quantitative analysis for the several species represented on explicit mechanisms.