ISEC - Dissertações de Mestrado
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Recent Submissions
- Utilização de método multicritério de apoio a decisão para obtenção de índice de ameaça de incêndios florestais no distrito de Coimbra - PortugalPublication . Lima, Marcos Vinícius Quizadas de; Jesus, Eduardo Manuel Ferreira Almeida da Natividade; Costa, João PedroO “Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente” (PNUMA) divulgou relatório em que “prevê um aumento global de incêndios extremos de 14% até 2030, 30% até o final de 2050 e 50% até o final do século” (United Nations Environment Programme, 2022). O uso de análises contendo algoritmos que auxiliam na tomada de decisão são essenciais para mitigar e corrigir esse problema pois permitem a atuação de maneira mais assertiva e célere (Silhavy, Silhavy, & Prokopova, 2019). Os incêndios trazem consequência de diversas ordens, entre elas a perda de vidas humanas, a poluição do ar, impacto na fauna, perda de produção agrícola, impacto no patrimônio, elevados gastos com operações de emergência, entre outros (ONU, s.d.). Este trabalho teve por objetivo criar um índice de ameaça de incêndios florestais, baseado em método multicritério (Electre TRI), que possibilite a gestores e corporações de proteção civil, tomadas de decisão quanto ao monitoramento, mitigação e controle dessas advertências, aplicado ao distrito de Coimbra. A metodologia de desenvolvimento do trabalho contou com 5 etapas: i) Seleção de dados e do território; ii) Análise histórica e referências bibliográficas; iii) Escolha do método e cálculo dos limiares para o Electre-Tri; iv) Elaboração da programação e dados de previsão v) Validação do método. O resultado foi compilado em uma programação em Python para dinamizar a análise e consolidado e apresentado em mapa georreferenciado onde foi possível observar o índice por localidade no distrito de Coimbra. O estudo de caso permitiu com que fosse aplicado o método Electre Tri para a determinação de ameaças de incêndios florestais em diversas freguesias do distrito de Coimbra, apresentando resultado satisfatório, em plataforma com visualização integrada e interface objetiva.
- Influência da participação cidadã na mobilidade pedonal em PortugalPublication . Pereira, Tomás Henriques Alves; Capitão, SilvinoA presente dissertação investiga a participação cidadã nas decisões sobre a organização do espaço público e a mobilidade pedonal em Portugal, porquanto a definição das políticas públicas e a narrativa social têm-se baseado numa conjuntura persistente alinhada com os interesses da indústria automóvel e dos seus apoiantes. Esta influência coloca em segundo plano as vozes individuais, levando a que a definição dos problemas atualmente enfrentados pelos aglomerados urbanos se perpetue em ciclos de inação política que não respondem às necessidades de melhorias na mobilidade urbana e nas condições de vida nas cidades. Inicialmente, analisou-se como é que as autarquias percecionam e integram os cidadãos nos processos de decisão. Depois, avaliou-se se a visão dos cidadãos relativamente ao espaço público é uniforme ou se, pelo contrário, as faixas etárias mais jovens, mais informadas e educadas podem impulsionar uma mudança no atual paradigma da mobilidade urbana. Os instrumentos utilizados foram entrevistas estruturadas, de forma a compreender a dinâmica da participação cidadã, contando com a participação de 26 autarquias de todo o pais e inquéritos online para analisar a perceção do ambiente urbano por parte de jovens que frequentam os 2º e 3º ciclos de escolaridade. As conclusões destacam a prevalência de programas participativos, embora se questione a sua eficácia, e a resistência à mudança na mobilidade motivada pela dependência do automóvel. Observou-se que a participação ativa da comunidade na definição do espaço público enfrenta desafios significativos devido à cultura automobilística enraizada na sociedade. No entanto, os jovens demonstram preferência por espaços urbanos caminháveis, independentemente dos modos de transporte que utilizam diariamente, sugerindo abertura para políticas que incentivem a mobilidade pedonal e a interação social nas cidades.
- Integridade estrutural de uma pedaleira produzida por manufatura aditivaPublication . António, Malcolm João Padre; Borrego, Luís Filipe PiresA manufatura aditiva envolve um grupo de tecnologias de fabricação aditiva que permitem a criação de objetos físicos a partir de fontes de dados, normalmente desenhos 3D obtidos através de tecnologias Computer-Aided Design (CAD). Nesse formato as peças são produzidas pela adição de materiais camada a camada, até obter a peça completa. Estes materiais podem ser filamentos poliméricos ou metais, dependendo da finalidade do componente. Esta dissertação foca-se no estudo de integridade estrutural de três pedaleiras, teve-se a pedaleira de alumínio 6061-T6 da marca Miranda® como modelo padrão para realização de estudos de otimização topológica usando o Método dos Elementos Finitos (MEF) para obter um modelo final da pedaleira com massa reduzida para ser processada por Laser Powder Bed Fusion (L-PBF), de forma a verificar se estas pedaleiras suportariam os 100 000 ciclos de carga de acordo a norma NP EN ISO 4210-8:2019. A primeira abordagem do ensaio foi realizada na pedaleira de liga de alumínio 6061-T6, a segunda abordagem do ensaio foi na pedaleira feita da liga AlSi10Mg sem tratamento térmico e a terceira foi na pedaleira de AlSi10Mg com tratamento térmico de alívio de tensões à 250ºC, ambas produzida por Laser Powder Bed Fusion (L-PBF). Em seguida, projetou-se um mecanismo de ensaio em Solidworks®, para se fixar na máquina de ensaio, Instron ElectroPlus E10000, de modo a realizar os ensaios experimentais à fadiga das três pedaleiras. Por fim, após os ensaios experimentais das três pedaleiras chegou-se à conclusão que a pedaleira de alumínio 6061-T6 e AlSi10Mg com tratamento térmico suportaram os 100 000 ciclos, sem causar assim falhas nas pedaleiras, mas a pedaleira de AlSi10Mg sem tratamento térmico fraturou com cerca de 65 924 ciclos de carga.
- 2D liver segmentation in abdominal computed tomography scansPublication . Niño, Stephanie Alexandra Batista; Domingues, Inês Campos Monteiro SabinoA deteção precoce de anomalias no fígado é crucial para um diagnóstico preciso e eficaz de doenças como o cancro do fígado, uma das principais causas de morte por cancro no mundo. Modalidades de imagiologia médica, especialmente a tomografia computorizada, têm desempenhado um papel fundamental na identificação e caracterização de doenças. Nos Hospitais da Universidade de Coimbra, a segmentação precisa do fígado constitui uma técnica muito importante para o tratamento das doenças hepáticas. No entanto, as ferramentas comerciais de segmentação automática existentes apresentam um custo elevado pela segmentação em cada tomografia realizada e as soluções gratuitas carecem de uma interface para a visualização dos resultados. Assim, este projeto introduz uma abordagem designada por Incrementalização de Dados Privados, avaliando a capacidade de generalização dos modelos de segmentação de imagem U-Net, ResUNet++, FCN e BerDiff. Esta abordagem apresenta uma análise da exposição incremental dos modelos a vários dados clínicos do mundo real, aumentando a sua adaptabilidade e avaliando o seu desempenho em conjuntos de dados com dimensões e fontes diversificadas. Através de experiências sistemáticas, observou-se que o modelo mais eficaz para segmentar o fígado foi o modelo ResUNet++, apresentando o melhor desempenho, com uma exatidão de 0,9972, um DSC de 0,9449 e um ASSD de 0,0053 mm. Seguidamente, este modelo foi integrado numa interface gráfica desenvolvida no âmbito do projeto para a segmentação automática do fígado. Esta contribuição pretende otimizar o diagnóstico e monitorização de doenças, reduzindo os custos associados, melhorando o atendimento ao paciente e a alocação de recursos em ambientes clínicos.
- Sequence labeling for pun location and detection in PortuguesePublication . Gameiro, Patrícia Moura; Alves, Ana Cristina Costa OliveiraDetectar humor é um passo necessário para a compreensão da linguagem. No entanto, o trabalho sobre humor computacional para português ainda é limitado. Para este idioma, abordamos a tarefa de localização de trocadilhos. Com um dataset de textos anotados com trocadilhos, realizámos o fine-tuning de modelos de linguagem para categorizar palavras, num dado contexto, como trocadilhos ou não. A categorização foi realizada através de uma abordagem com sequence labeling. Alcançámos uma medida F1 de 0,75 no modelo de linguagem BERT e mostramos que é possível melhorar a sua precisão com pós-processamento. Além disso, mostrámos que um modelo treinado para localização de trocadilhos pode ser usado também para deteção de trocadilhos, atingindo um desempenho quase tão bom como um modelo treinado especificamente para esta última tarefa, mas com a vantagem de identificar as palavras do trocadilho, contribuindo assim para a explicabilidade do humor. Foi também explorada a capacidade de generalização dos modelos de linguagem para português de Portugal e português do Brasil, ainda que com resultados pouco conclusivos.
- Life cycle analysis : a global approachPublication . Figueiredo, Paulo Alexandre Lucas; Raposo, Hugo David Nogueira; Farinha, José Manuel TorresA engenharia e gestão de ativos tem-se revelado cada vez mais decisiva para a eficiência de qualquer organização, bem como para o aumento da fiabilidade dos próprios ativos físicos. A verdade é que este tipo de abordagem não permite apenas encarar um ativo de forma individual e detalhada durante todo o seu ciclo de vida. Permite também encarar de um ponto de vista abrangente, não só considerando o tempo de vida do ativo, mas também todo o histórico da sua tipologia, tal como permite o estudo de continuidade após a sua substituição. Foram realizados dois estudos de caso em que se aplicaram os modelos de Ciclo de Vida Útil e Económica a duas situações distintas: aos ativos de um parque infantil e a ativos específicos de uma indústria pesada. Em ambos os casos, o objetivo foi estimar o tempo ideal de substituição ou de renovação desses ativos. O primeiro, trata-se de um problema em que os dados são muito escassos e em que foi necessário recorrer a várias considerações iniciais arbitrárias. Este estudo demonstrou parte da versatilidade dos modelos aplicados, bem como a sua enorme mais-valia para a engenharia e gestão deste tipo de ativos. Na sequência da apresentação deste caso de estudo no 17º Congresso Nacional de Manutenção e 10º Encontro de Manutenção dos Países de Língua Portuguesa, a atenção centrou-se na aplicação de Modelos de Ciclo de Vida ainda mais rigorosos, mas desta vez na área da indústria pesada. Em cooperação com uma empresa vocacionada para a produção de pasta de papel (Celbi), foi possível obter alguns dados reais de funcionamento da linha de descasque e corte de madeira instalada em meados de 2017. Ao contrário do estudo do ciclo de vida dos parques infantis, foi possível recolher dados reais sobre os custos de exploração. Além disso, trata-se de um ativo que produz um retorno financeiro e, por conseguinte, a área de negócio é diferente. Neste último caso, foram aplicados seis modelos de ciclo de vida - o modelo de Ciclo de Vida Útil e cinco modelos de Ciclo de Vida Económica diferentes. Por este motivo, foram consideradas novas variáveis e diferentes abordagens.
- Proposta de melhoria no setor elétrico de São Tomé e PríncipePublication . Carvalho, Abdulay da Graça Ananias de; Ferreira, Carlos Manuel Borralho MachadoO setor elétrico em São Tomé e Príncipe tem vivenciado frequentes crises nos maisdiversos níveis. Desta forma, pretende-se com este trabalho de mestrado dar um contributopara a melhoria do setor elétrico santomense.Para atingir este objetivo, pretende-se analisar o setor elétrico a busca de oportunidade demelhoria.No que diz respeito a caraterização do setor elétrico santomense, esta centrou-se na análisedo estado passado e presente do setor no domínio da produção, transporte, distribuição bemcomo da comercialização de energia elétrica. Nesta análise, verificou-se diversas necessidadesde melhorias, nomeadamente, na utilização de centrais electroprodutoras pouco eficientes,pouca contribuição das energias renováveis, embora a taxa de eletrificação esteja na ordem dos90%. Verificou-se, igualmente, a necessidade de modernização da rede, para responder maisrapidamente aos defeitos do sistema, a necessidade de adaptar o regulamento da qualidade deserviço à realidade santomense, bem como a necessidade de a fatura elétrica refletir os custosassociados à produção de energia e a disponibilização deste bem aos consumidores finais.Da análise feita, a produção de energia é identificada como sendo fator mais crítico. Destaforma, são apresentadas algumas possíveis soluções para a melhoria da matriz electroprodutoraatravés de inclusão das energias renováveis, particularmente eólica e fotovoltaica. Nestesentido, a proposta de melhoria do setor apresentada consiste no reforço da matrizelectroprodutora centrada nos recursos renováveis.Atualmente o tarifário aplicado em São Tomé e Príncipe é de 0.22€/kWh. De acordo coma simulação feita para implementação da energia solar fotovoltaica na ilha do Príncipe, o custode kWh rondaria os 0.09€.Assumindo que a tarifa aplicada atualmente em São Tomé e Príncipe é inferior ao custo deprodução, este resultado reforça a necessidade de diversificar a matriz electroprodutora
- Efeito de finos no comportamento a muito grandes deformações da areia de CoimbraPublication . Oliveira, João Pedro da Silva Vitorino de; Santos, Luís Manuel AraújoA ocorrência de diversos incidentes associados à liquefação na década de 60 do século passado impulsionaram o estudo e a caracterização de solos granulares, nomeadamente areias saturadas. Recentemente, os eventos sísmicos registados na Indonésia, em Palu, demonstraram que apesar dos avanços na área da engenharia sísmica geotécnica, a caracterização avançada de solos arenosos é fundamental na mitigação de vários eventos catastróficos na sequência de solicitações sísmicas ou cíclicas. Atendendo à história sísmica de Portugal bem como ao facto das principais cidades se localizarem no litoral ou nas margens de rios, o Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Coimbra com a coloração de outras instituições do ensino superior, iniciou em 2008 um vasto programa de investigação com base no desempenho de maciços suscetíveis à liquefação. A região de Coimbra possui diversos depósitos contendo camadas de areia relativamente uniforme, e em muitos casos saturada, que podem ser problemáticos tanto do ponto de vista de carregamento estático, como do ponto de vista de carregamentos dinâmicos originados por sismos. Face ao exposto, foi escolhida uma areia local recolhida nas margens do Rio Mondego, que após o seu tratamento, origina uma fração uniforme designada de areia de Coimbra, material que se pretende caracterizar, dando continuidade a estudos já realizados. O presente estudo incide no comportamento a muito grandes deformações da areia de Coimbra. Através de ensaios triaxiais de compressão monotónica em condições drenadas e não drenadas, é possível avaliar o efeito da tensão de consolidação no comportamento da areia de Coimbra, para amostras com a mesma densidade relativa. Com a finalidade de replicar amostras reconstituídas de areia com as mesmas características iniciais, foi desenvolvido um método de deposição gravitacional por via seca, designado por pluviação seca, com uma densidade relativa plausível de encontrar na areia dos depósitos aluvionares (densidade relativa de 40%). Adicionalmente, este estudo consolida a informação já existente com intuito de definir o Estado Crítico da areia de Coimbra, informação primordial na definição de modelos de resposta deste solo. Por fim, para avaliar a influência da adição de finos à areia de Coimbra, foi criado um novo solo, designado areia de Coimbra contaminada, constituído 95% por areia de Coimbra e 5% por finos não plásticos. Através da realização de ensaios triaxiais não drenados, é possível comparar com os ensaios realizados com a areia de Coimbra, com a finalidade de averiguar a influência dos finos no comportamento da areia de Coimbra. Finalizados os ensaios experimentais, é calculada a deformação media das amostras, para uma avaliação qualitativa do mecanismo de deformação. A deformação média obtida é comparada com as deformações obtidas no estudo de outros autores, com vista a avaliar o efeito das dimensões da amostra, nas deformações.
- Diagnose of the inflammatory bowel disease using deep learning models with interpretabilityPublication . Maurício, José Carlos Nunes; Domingues, Inês Campos Monteiro SabinoDoença de Crohn e Colite Ulcerosa são duas doenças crónicas que provocam uma in flamação nos tecidos de todo trato gastrointestinal, e são caracterizadas pelo termo: Doença Inflamatória do Intestino. Para os pacientes com esta patologia, um diag nóstico preciso e atempado é um ponto chave para a qualidade de vida das pessoas com o objetivo de ser prescrito um tratamento que minimize os sintomas provocados pela inflamção do intestino. Contudo, os médicos gastroenterologistas sentem alguma dificuldade em avaliar as imagens endoscópicas de modo a reconhecer as caracterís ticas das duas doenças crónicas. Portanto, através deste trabalho procura-se encon trar uma forma de automatizar o diagnóstico destes pacientes durante o exame en doscópico reduzindo a subjetividade que está sujeito pela observação de um gastroen terologista, utilizando seis CNNs: AlexNet, ResNet50, VGG16, InceptionV3, ResNet50- MobileNetV2 e um modelo híbrido. Foram ainda utilizadas neste estudo cinco ViTs: ViT-B/32, ViT-S/32, ViT-B/16, ViT-S/16 and R26+S/32. Knowledge distillation foi apli cada de forma a construir modelos mais simples, com menos parâmetros, com base na aprendizagem das arquiteturas pré-treinadas em grandes volumes de dados. Conclui se que no âmbito das ViTs consegue-se reduzir 25x o número de parâmetros mantendo uma boa performance e reduzir o tempo de inferência em 5,32 segundos. Para as CNNs os resultados mostram que é possível reduzir em 107x o número de parâmetros, re duzindo por consequência o tempo de inferência em 3,84 segundos. Aliado a isto, ainda foi realizada a interpretabilidade dos modelos que permitiu concluir que ambas as arquiteturas (teacher and student models) conseguem identificar úlceras, situações de sangramento e lesões provocadas pela inflamação da doença.
- Manutenção preditiva baseada em cadeias de MarkovPublication . Amaral, Rithiel do; Farinha, José Manuel TorresA manutenção preditiva em ativos físicos é feita através da análise de inúmeras variáveis nesses ativos e nos processos onde se inserem. Essas variáveis devem ser cuidadosamente analisadas, pois permitem diagnosticar, quer o estado da condição dos ativos em cada instante quer futuras avarias e paragens de produção, através de técnicas de predição. Adicionalmente, permitem ainda uma correta programação das paragens de manutenção, bem como da racionalização dos custos operacionais. A presente dissertação foca-se no diagnóstico da condição e na previsão do estado dos ativos físicos através das Cadeias de Markov; a validação do modelo foi feita através de uma base de dados de livre acesso da Microsoft, a qual reúne elementos referentes a dados recolhidos de muitos casos de manutenção condicionada, sendo os próprios dados criados por métodos de simulação. O principal objetivo é prever qual a probabilidade de uma máquina falhar num futuro próximo devido a algum componente e qual; a partir desta inferência é possível decidir qual a melhor política de manutenção a adotar para atingir a disponibilidade desejada. Para ir ao encontro dos objetivos traçados utilizou-se a base de dados atrás referida e diversas simulações. No final chegou-se a conclusão de que, para além do diagnóstico realizado pelo método das Cadeias de Markov, uma correta tomada de decisão na gestão de manutenção, implica ter em mãos dados robustos de valores dos equipamentos e os seus componentes, tempo de reparação, de reposição, do stock e importância dos mesmos na linha de produção.