IPS - ESTS - BIBLIOTECA - Dissertações de mestrado
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Esta coleção reúne dissertações, trabalhos de projeto e relatórios de estágio, no âmbito de cursos de 2.º ciclo (mestrados), em formato digital.
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- Sistema de aquisição de dados para aplicações de aquaculturaPublication . Primo, Henrique Manuel Sobral; Antunes, Ana Luísa; Antunes, VictorEsta dissertação apresenta o desenvolvimento de um sistema completo de aquisição de dados para aplicações de aquacultura de ostras no estuário do Sado. O sistema desenvolvido tem como objetivo adquirir dados de monitorização críticos, tais como pH, temperatura, potencial de oxidação-redução (ORP), oxigénio dissolvido, turbidez e salinidade, provenientes de sensores com múltiplas interfaces de comunicação (4-20 mA, 0-10 V e RS485), específicos para esta cultura aquícola e essenciais para a sua sustentabilidade ambiental e económica. Os sinais analógicos dos sensores são acondicionados através de circuitos especializados, convertidos para formato digital e posteriormente disponibilizados online recorrendo a tecnologias de Internet das Coisas (IoT). Esta integração permite a monitorização em tempo-real da qualidade da água, assegurando intervenções atempadas para manter todos os parâmetros dentro dos níveis ideais para o desenvolvimento saudável das ostras. A arquitetura do sistema é baseada em dois microcontroladores integrados: um microcontrolador de 8 bits da família PIC18 da Microchip, responsável pela aquisição, processamento e condicionamento dos sinais analógicos dos 11 sensores, e um microcontrolador de 32 bits da família ESP32 da Espressif. Este último, em conjunto com o módulo LoRa SX1276, permite a transmissão de dados através de múltiplos protocolos de comunicação sem fios (LoRaWAN, Wi-Fi e Bluetooth), garantindo flexibilidade operacional e alcance superior a 10 km em ambientes abertos. O sistema de aquisição foi validado experimentalmente, apresentando erros de medição inferiores a 0,6% após calibração, demonstrando exatidão adequada para aplicações comerciais em aquacultura. As funcionalidades de IoT, incluindo transmissão em tempo real e análise preditiva, serão abordadas e implementadas em trabalhos futuros. Deste trabalho resultaram duas publicações científicas em conferências internacionais.
- Quality study of parts for aeronautic sector produced by L-PBF: from feedstock to final productPublication . Ferramacho, Ana Luísa da Silva Mendonça; Pina, Célio; Machado, PauloThis work aimed to assess the quality of parts produced in AlSi10Mg by additive manufacturing using Laser Powder Bed Fusion, at LAUAK Grândola, under production conditions. The quality of the feedstock was evaluated, including particle size distribution, chemical composition, morphology, and powder flowability. Additionally, relative density, tensile strength, hardness along the specimen, and microstructure were studied for specimens in the as-built condition and after heat treatment. It was concluded that substrate temperature is a critical parameter for the final quality of the produced parts, as well as the layer time.
- ALGORIDDLE: Artefacto educacional interativo para apoiar o ensino e aprendizagem de algoritmosPublication . Fortaleza, Bernardo Tinoco; Sampaio, FábioEsta dissertação apresenta o Algoriddle, um ambiente virtual interativo desenvolvido para apoiar o ensino e a aprendizagem de algoritmos através de visualização, manipulação e simulação em tempo real. A natureza abstrata dos algoritmos dificulta a compreensão dos processos lógicos, especialmente para estudantes iniciantes. O Algoriddle foi concebido para responder a esse desafio, integrando princípios pedagógicos e tecnológicos que promovem aprendizagem ativa, pensamento computacional e raciocínio lógico. A investigação seguiu o modelo DSR Educacional, abrangendo a identificação do problema, o levantamento de requisitos, a conceção, a implementação e a avaliação do artefacto. O sistema permite explorar de forma dinâmica alguns dos algoritmos lecionados nas unidades curriculares de algoritmos e estruturas de dados, selecionados com base no levantamento dos programas das principais universidades de Portugal. O desenvolvimento recorreu a tecnologias como React, TypeScript, Node.js e Express, incluindo um módulo de execução controlada de código baseado na Piston API e mecanismos de segurança, registo e monitorização. A avaliação, realizada com estudantes e profissionais, utilizou a System Usability Scale (SUS) e escalas Likert, revelando perceções positivas de usabilidade, clareza e motivação. Embora não avaliado em contexto de sala de aula, o sistema demonstra potencial para apoiar a compreensão de algoritmos, constituindo base para estudos futuros.
- Metodologia DMAIC aplicada num processo produtivo de componentes eletrónicosPublication . Costa, Simão Pedro da Cruz Tadeu; Ferreira, RuiO presente projeto descreve a aplicação da metodologia Define, Measure, Analyze, Improve e Control (DMAIC), integrada no Six Sigma, para resolver uma falha recorrente num sistema de deteção utilizado na montagem de autorrádios destinados a um cliente do ramo automóvel. O problema estava associado a montagens incorretas do conector principal que originava um defeito crítico, reclamações e risco para a certificação de qualidade. Ao longo das fases caracterizaram-se as fontes de variabilidade, avaliaram-se limitações do sistema de inspeção existente e recolheram-se dados que confirmaram baixa repetibilidade e insuficiente capacidade de deteção. Em colaboração com o fornecedor da máquina, foi concebido e implementado um novo sistema de visão baseado em medição direta, em que os resultados demonstraram melhorias do desempenho, nomeadamente a redução do DPMO de 36.82 para 18.41, sem registo de novas reclamações após a implementação. A análise económica evidenciou ainda um retorno do investimento inferior a dois anos. O projeto comprovou que o DMAIC é eficaz na redução da variabilidade e no reforço da fiabilidade do processo, sendo aplicável a outros sistemas produtivos da empresa.
- Estudo experimental de um sistema de propulsão coaxial de UAVsPublication . Alpalhão, Rodrigo Amado; Pereira, NunoNeste trabalho analisou-se experimentalmente o desempenho de dois tipos diferentes de hélices usadas em UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) e o impacto no desempenho propulsivo das hélices quando colocadas no interior de uma conduta de entrada suave (tipo bellmouth) com 17,1” de diâmetro, utilizando um banco de ensaios desenvolvido no âmbito do projeto ILAN-VR. Foram realizados ensaios com hélices de 16’’ e 17’’ em configurações simples e coaxiais, em que se avaliou o impulso, potência elétrica, rotação e eficiência propulsiva. Comparando os resultados obtidos com e sem conduta verificou-se que esta só tem vantagens para velocidades de rotação elevadas e quando a distância entre a parede da conduta e a ponta das hélices é reduzida. Com a hélice de 17’’ em configuração simples, beneficiando da reduzida folga entre a ponta e a parede da conduta, registou-se um aumento da força de impulso de 18% para a velocidade máxima testada. Com a hélice de 17” em baixas velocidades de rotação e para as hélices de 16’’ o uso da tubeira não melhora o impulso, apenas melhora ligeiramente a eficiência propulsiva. No estudo experimental realizado com as hélices coaxiais procurou-se identificar a relação ótima de velocidades de rotação entre a primeira e a segunda hélice. Os ensaios revelaram que o conjunto das duas hélices opera com maior eficiência quando a segunda hélice possui velocidade de rotação inferior à primeira em cerca de 20%. Esta conclusão deverá ser utilizada para controlo diferenciado da velocidade de rotação das hélices, dado que o aumento da eficiência propulsiva permitirá aumentar a autonomia de voo dos UAVs. Este estudo permitiu aprofundar o conhecimento do comportamento de hélices em ambiente confinado e validar metodologias experimentais, recomendando-se como trabalho futuro a melhoria da geometria da entrada da conduta, usando outros perfis alares, a redução da folga entre a ponta da hélice e a parede com aumento da rigidez da conduta de modo a evitar o contacto com as hélices.
- Monitorização e gestão de energia em sistemas de armazenamento com baterias: desenvolvimento de um Gateway ESP32Publication . Moreira, Pedro André Bexiga; Maia, JoséA transição energética trouxe uma transformação significativa ao setor, marcada pelo aumento das fontes de energia renovável, principalmente da energia solar e eólica, que se vieram juntar à energia hídrica. Este crescimento repentino trouxe novos desafios e dificuldades, nomeadamente a intermitência da produção, que exige soluções para garantir a estabilidade das redes elétricas. Nesse contexto, os sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS) foram desenvolvidos e assumem atualmente um papel fundamental na estabilização e otimização das redes elétricas, permitindo a introdução de técnicas de gestão de energia, nomeadamente, o aproveitamento da energia gerada em períodos de menor consumo e o seu uso em momentos de maior procura ou preços elevados. No entanto, o rápido crescimento dos BESS tornou cada vez mais relevante a monitorização e gestão remota destes sistemas. Esta dissertação propõe o desenvolvimento de um gateway com capacidade de recolha e manipulação de registos internos em diferentes protocolos de comunicação, nomeadamente Modbus RTU e Modbus TCP/IP, bem como o seu envio para um broker MQTT, de forma a facilitar a troca de informação e o acompanhamento remoto do desempenho dos diversos equipamentos. Neste contexto, vão ser apresentados os processos de desenvolvimento, construção e testes deste gateway. O dispositivo desenvolvido baseia-se num microcontrolador ESP32 de baixo custo, podendo ser utilizado com sistemas compatíveis com um dos protocolos de comunicação Modbus RTU ou Modbus TCP/IP. Este é configurável por software necessitando apenas de realizar pequenos ajustes na programação. Por fim, são explicados os motivos das escolhas das tecnologias, tanto a nível de hardware como de software, bem como a escolha dos testes realizados de forma a validar as ferramentas deste dispositivo desenvolvido. Apesar dos resultados positivos dos testes, foi possível identificar algumas limitações do sistema, no entanto também surgiram ideias para trabalhos futuros, de forma a dar continuidade a este projeto.
- Análise da necessidade de dispositivos médicos e criação de um plano de negócios para uma start-up na área da Impressão 3DPublication . Sousa, Raquel Sanches; Mansidão, Rui; Pina, CélioO presente projeto tem como principais objetivos, analisar as necessidades de mercado da área médica que podem ser colmatadas através da Manufatura Aditiva e desenvolver um plano de negócios para a criação de uma Start-Up na área dos cuidados de saúde, capaz de produzir ortóteses personalizadas por impressão 3D, que irão trazer aos seus portadores, uma melhor recuperação e conforto. A metodologia envolveu pesquisa de mercado, análise de possibilidades técnicas e económicas, para além da aplicação de estratégias de marketing digital e presencial. Destacou-se a importância da personalização, redução de custos e tempo de produção, contribuindo para soluções mais eficientes e acessíveis e o fortalecimento de parcerias de forma a garantir a viabilidade e sustentabilidade da proposta em questão.
- Gestão da iluminação pública e passadeiras para peõesPublication . Martins, João Filipe Eugénio; Fortunato, CarlosA modernização das infraestruturas urbanas constitui um dos principais pilares das estratégias de sustentabilidade, eficiência energética e segurança rodoviária desenvolvidas pelos municípios portugueses. A iluminação pública, responsável por uma parcela significativa do consumo energético das cidades, tem sido alvo de diversas iniciativas de otimização através da introdução de tecnologias LED, sistemas de regulação automática e dispositivos de telegestão. Paralelamente, a sinistralidade associada às passadeiras tem evidenciado a necessidade de soluções inovadoras que permitam reforçar a segurança dos peões, sobretudo em períodos de reduzida visibilidade. A presente dissertação propõe uma solução integrada que combina a gestão inteligente da iluminação pública e a implementação de passadeiras inteligentes, recorrendo a um conjunto de tecnologias complementares capazes de atuar de forma autónoma e coordenada. O estudo tem como caso de aplicação a Avenida de Moçambique, na cidade de Setúbal, onde foi realizado um diagnóstico completo da iluminação existente, incluindo medições fotométricas, avaliação dos níveis de luminância e análise do comportamento dos utilizadores. O sistema desenvolvido integra luminárias LED equipadas com drivers programáveis, capazes de realizar dimming e variação de temperatura de cor (tunable white), sensores de movimento para adaptação dinâmica da intensidade luminosa, sensores crepusculares para gestão automática do ciclo diário de iluminação e um conjunto de sensores dedicados às passadeiras, responsáveis pela deteção de peões e ativação de sinalização luminosa de alerta. Toda a lógica de funcionamento é centralizada num PLC industrial, que coordena as entradas e saídas dos dispositivos, assegura a execução dos algoritmos de controlo e comunica com uma supervisão. A solução permite reduzir significativamente o consumo energético, uma vez que a iluminação apenas atinge os níveis máximos em momentos de presença real de utilizadores. Simultaneamente, a visibilidade das passadeiras é reforçada, contribuindo para a diminuição do risco de atropelamentos. A supervisão proporciona monitorização em tempo real. Os resultados obtidos demonstram que a integração dos diferentes sistemas é tecnicamente viável, escalável e ajustável a diferentes contextos urbanos. Este trabalho contribui para a evolução das práticas de gestão da iluminação pública e da segurança rodoviária, enquadrando-se plenamente nos objetivos das cidades inteligentes e na transição energética em curso.
- Machine learning-based assessment of mutational profiles in lung carcinomaPublication . Graúdo, João Rafael Vieira; López, Miguel; Albuquerque, JoanaThis study aimed to develop machine learning models for automated prediction of overall survival and mutational status in advanced non-small cell lung cancer (NSCLC) patients with actionable molecular alterations. A retrospective cohort of 275 stage IV NSCLC patients from five hospitals in Southern Portugal (2016–2021) was analysed. Clinical, demographic, molecular, and therapeutic data were integrated into four supervised classification algorithms: Support Vector Machine (SVM), Random Forest (RF), eXtreme Gradient Boosting (XGBoost), and AdaBoost. Models were optimized using 10-fold stratified cross-validation with hyperparameter tuning via Grid Search. To address class imbalance, three complementary approaches were implemented: baseline modeling, Synthetic Minority Over-sampling Technique (SMOTE), and synthetic data augmentation using Conditional Tabular Generative Adversarial Network (CTGANSynthesizer). Performance was evaluated using accuracy, precision, recall, F1-score, and Area Under the Curve – Receiver Operating Characteristics (AUC-ROC) metrics. Results demonstrated that ensemble-based methods (RF, XGBoost, and AdaBoost) substantially outperformed SVM, particularly when trained on balanced datasets. The third approach, incorporating both synthetic data generation and SMOTE oversampling, yielded the highest discriminatory performance, with AdaBoost achieving an AUC-ROC of 0.9217. Correlation analysis revealed that Eastern Cooperative Oncology Group Performance Status (r=0.220), bone metastases (r=0.179), and sex (r=0.159) were the strongest positive predictors of mortality, while Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) exon 19 deletions (r=-0.140) demonstrated the most favorable prognostic association. The most prevalent molecular alteration was Kirsten Rat Sarcoma Virus (KRAS) G12C (35.64%), followed by EGFR mutations (14.91%) and Anaplastic Lymphoma Kinase (ALK) rearrangements (7.27%), consistent with European epidemiological data. This work demonstrates how machine learning tools can be valuable in predicting survival outcomes and personalizing treatments for patients with advanced NSCLC. Despite these advantages, there are still important challenges, such as the issue of data imbalance and the need to validate models in independent patient groups. Therefore, it is essential to maintain rigorous methodologies throughout the process. In the future, it will be important to test these models in different hospitals, integrate imaging data, and develop decision-support tools that are simple and transparent for healthcare professionals to use in their daily practice.
- Effect of lower lumbar disc herniation on adjacent levelsPublication . Silva, Alice Margarida Correia dos Santos da; Castro, André; Cristino, NunoLumbar disc herniation (LDH) is a degenerative condition and a major cause of low back pain and radicular symptoms. Although its pathophysiology is well understood, the impact of LDH on adjacent discs remains insufficiently clarified. This dissertation investigates how LDH at L4-L5, L5-S1, or both levels affects adjacent discs. Twenty-six patients underwent MRI morphometric assessment and qualitative grading using the Pfirrmann classification. The results showed that the herniated discs presented the most pronounced structural changes, including marked reductions in posterior disc height and the highest Pfirrmann grades. In contrast, the adjacent discs exhibited only minor and irregular variations in quantitative parameters, with no consistent trend in height or angulation across the sample. Pfirrmann grades of the adjacent discs were frequently higher than more cranial levels, particularly in patients with L4-L5 herniation. Patients with two-level herniation demonstrated a broader pattern of degeneration, although the most severe changes remained centred on the symptomatic discs. Overall, the results show that LDH causes significant degeneration at the affected segment, while adjacent-level involvement is less pronounced than at the herniated disc, it is consistently detectable through qualitative Pfirrmann grading rather than quantitative morphometric measures.