ISEC - Trabalhos de Projeto | Relatórios de Estágio | Projetos de Investigação
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- Desenvolvimento e construção de um vídeo-otoscópio com scanner integrado para impressão 3D de moldes auricularesPublication . Santos, Francisco Ganhão dos; Malça, Cândida Maria dos Santos PereiraO projeto apresentado nesta tese envolve o desenvolvimento e construção de um vídeo-otoscópio com um scanner integrado para impressão 3D de moldes auriculares. O método convencional para criar estes moldes baseia-se na injeção de silicone no canal auditivo, um processo que acarreta riscos para o paciente como a permanência de resíduos de silicone ou até danos na membrana timpânica. Para evitar estes riscos, este projeto apresenta um dispositivo inovador que permitirá captar a geometria do canal auditivo através de um scanner de alta precisão. As imagens adquiridas pelo scanner serão submetidas a um procedimento de processamento de imagem, com recurso a um software apropriado para o efeito, permitindo a geração de um modelo CAD 3D detalhado do canal auditivo. Tal modelo permitirá, posteriormente, a impressão 3D direta do molde auricular. Esta abordagem visa aumentar a segurança do paciente, eliminando os riscos associados à injeção de silicone e simplificando o processo de fabrico, reduzindo o tempo como o custo de produção de próteses auditivas personalizadas. Adicionalmente, o dispositivo desenvolvido oferece uma nova abordagem no que concerne à precisão e fiabilidade no estabelecimento de diagnósticos auriculares. O projeto incluiu as fases de conceção, prototipagem e testes, sendo os ensaios de validação realizados para avaliar a eficácia e precisão do sistema desenvolvido, garantindo a fiabilidade dos resultados e otimizando o seu desempenho. O objetivo final é proporcionar uma solução abrangente para melhorar a prática dos cuidados audiológicos.
- Estudo e desenvolvimento de sistema hidropneumático para torre de perfuraçãoPublication . Vicente, Natanael Eurico Candeias Marante; Beirão, Pedro Jorge Borges Fontes NegrãoNas obras portuárias (oceanos, mares, rios) há, por vezes, a necessidade de aumentar a profundidade do fundo do leito marítimo de modo a permitir a navegação de embarcações de grande calado, construção de molhos para quebra da ondulação e construção de portos. Nestas, e em outras situações, existe a necessidade de retirar areia, lodo e rochas do fundo do leito marítimo. Para isso é necessário proceder à dragagem, que pode ser efetuada através de dragas de escavação ou de sucção. Pelo facto de a crosta terrestre ter vários tipos de solo, inclusive solo rochoso, existe a necessidade do rebentamento dessa rocha, para permitir às dragas extraírem os fragmentos rochosos dos fundos. Esse desmonte de rocha só é possível com a colocação de explosivos em pontos estratégicos. Assim, torna-se necessário perfurar a rocha, que se encontra submersa, para a colocação dos explosivos. A empresa Mota Engil, no departamento dos trabalhos portuários, teve a necessidade de projetar um equipamento – torre de perfuração acionada por um sistema hidropneumático – para o processo de perfuração subaquática. Esse equipamento é constituído por sete circuitos hidráulicos e um circuito pneumático e será instalado a bordo de um batelão, sendo usada para realizar perfuração subaquática de modo a permitir a introdução de explosivos no furo efetuado, os quais, ao serem detonados, provocarão a fragmentação da rocha para posterior dragagem. O dimensionamento dos vários circuitos hidráulicos e do circuito pneumático tem como o objetivo a seleção de componentes hidráulicos e pneumáticos, que irão constituir o sistema hidropneumático da torre de perfuração. A construção deste equipamento possibilita à empresa melhorar significativamente a produção em obra, pois a diminuição do tempo de perfuração permitiu um aumento da área perfurada de rebentamento da rocha a dragar.
- Otimização do processo de tratamento do efluente líquido de uma indústria de mobiliário por eletrocoagulaçãoPublication . Almeida, André Seguro de; Castro, Luís Miguel Moura Neves deUma água residual (ou efluente) resultante da produção industrial de mobiliário, com grandes quantidades de acetato de polivinilo (PVAc) e outros poluentes, é atualmente tratada com a adição de químicos e floculantes, em grandes quantidades, segundo um método clássico, a coagulação química. Este tratamento promove a formação de uma fase sólida (lamas) e de uma fase líquida (clarificado) que podem ser separadas. O presente trabalho é a continuação de um estudo previamente realizado, e tem como objetivo determinar as condições ideais para o tratamento do mesmo efluente por um processo de eletrocoagulação (EC), uma tecnologia de tratamento mais recente, que apenas necessita de energia elétrica para a remoção de poluentes. Os parâmetros caracterizadores do efluente abordados com maior importância são a carência química de oxigénio (CQO), os sólidos e o ferro total. Para a otimização do processo de EC, efetuada com elétrodos de ferro e aço inoxidável, foram realizadas experiências em escala de bancada (bench), verificando-se quais as melhores condições de operação: i) método de agitação da suspensão no interior do reator; ii) densidade de corrente tendo-se testado quatro alternativas (25, 38,1; 50 e 100 A/m2) e iii) pH de operação, condicionado pelo pH inicial do efluente, para os quais foram testados três intervalos (6,2 a 6,3; 7,1 a 7,2 e 8,2 a 8,3). Os resultados mostraram que o tratamento ideal do efluente estudado utilizava uma corrente elétrica contínua com agitação por arejamento, densidade elétrica de cerca de 38,1 A/m2 e pH inicial alcalino (8,2 a 8,3), garantindo uma condutividade elétrica (σ) elevada (acima de 2000 µS/cm). O tratamento otimizado permite a remoção média de 96 % da CQO, obtendo-se um efluente tratado transparente e quase incolor, e um menor volume de lamas com maior capacidade de compactação. Como complemento ao estudo elaborado, foi realizada a avaliação económica do sistema de tratamento de escala bench, recorrendo a um método que pode ser diretamente aplicável num sistema de maiores dimensões. Os custos associados ao tratamento com a melhor eficiência de remoção foram também os mais acessíveis, com um custo de consumo de energia elétrica de 0,1074 €/m3 e o custo de perda de elétrodos de 0,3496 €/m3, ambos calculados em função do volume de efluente tratado. Foi ainda selecionado, adaptado e descrito um método de aumento de escala (scale-up) do sistema contínuo de tratamento. Este foi baseado na razão da área superficial dos elétrodos oxidados e o volume de suspensão no reator. Como forma de teste, foi realizado um exercício teórico, tendo como premissa a projeção de uma unidade industrial que tratava 10 metros cúbicos de efluente industrial por dia. A eletrocoagulação per si não permite cumprir os VLE, mas a sua mistura com o efluente doméstico já possibilita a conformidade com os valores estabelecidos pela entidade gestora que deverão ser atingidos na última caixa de visita antes da descarga na rede de saneamento. Assim, os resultados obtidos permitem concluir que o efluente tratado estaria em condições de ser descarregado na rede de saneamento que serve a unidade fabril que foi objeto de estudo. Do trabalho realizado, pode concluir-se que a eletrocoagulação poderá constituir uma boa alternativa ao tratamento clássico por coagulação química, uma vez que permite não apenas melhores resultados em termos de qualidade final do efluente, mas também a custos mais reduzidos.
- Planeamento e implementação do processo de legalização de equipamentos na AgriduartePublication . Fernandes, Rafaela Moura; Almeida, Jorge Alexandre Caldeira Gonçalves deO presente trabalho explora a implementação de processos de conformidade e a criação de documentação técnica essencial para a segurança e qualidade de equipamentos de trabalho, com foco específico em pontes rolantes e equipamentos florestais. A análise abrange a compreensão e aplicação das normas estabelecidas, destacando a importância de garantir que todos os equipamentos de trabalho atendam rigorosamente aos requisitos legais e regulamentares. Inicialmente, o trabalho examina o panorama legislativo e regulamentar que governa a avaliação de conformidade de equipamentos de trabalho em Portugal. Através de uma revisão detalhada das leis e diretivas existentes, o trabalho identifica os principais critérios e procedimentos necessários para assegurar a segurança operacional de pontes rolantes, um equipamento crucial em várias indústrias devido à sua capacidade de movimentar cargas pesadas com precisão e eficiência. Posteriormente, avança para a elaboração de um dossier técnico abrangente, essencial para a introdução de novos produtos no mercado, neste caso, um conjunto composto por grua florestal e reboque florestal acoplados a um trator. O processo de criação deste dossier envolve a compilação de toda a documentação técnica relevante, incluindo desenhos de engenharia, especificações de materiais, procedimentos de fabrico e testes de conformidade. Este documento não só facilita a certificação e a conformidade legal do produto, mas também serve como uma referência vital para a manutenção e operação segura do equipamento ao longo do seu ciclo de vida. Ao longo do trabalho, são discutidos os desafios práticos enfrentados durante a implementação dos processos de conformidade, incluindo a interpretação das normas técnicas, a adaptação de processos industriais para atender a requisitos específicos, e a gestão da documentação técnica. Também aborda a importância da formação e da capacitação dos profissionais envolvidos na inspeção e manutenção dos equipamentos, destacando a necessidade de um conhecimento profundo das normas e melhores práticas da indústria. Por fim, este trabalho contribui significativamente para a segurança e conformidade de equipamentos de trabalho, oferecendo um modelo detalhado e prático para a avaliação e documentação de conformidade que pode ser adaptado e aplicado em diversos contextos industriais.
- Análise técnica e financeira para otimização da política de manutenção condicionada em uma bobinadora de papelPublication . Gurgel, Gleidson Barroso; Farinha, José Manuel Torres; Mendes, Mateus Daniel AlmeidaEste estudo investiga a aplicação de um sistema de manutenção condicionada em uma bobinadora de papel, utilizando monitoramento de vibração e análise de dados para prever a Vida Útil Remanescente (RUL) do equipamento. O trabalho revisa a evolução das práticas de manutenção, da abordagem reativa às estratégias proativas, como a manutenção baseada na condição (CBM). O estudo de caso foca na implementação dessas técnicas, desde a coleta e processamento de dados até o desenvolvimento de algoritmos de prognóstico com Machine Learning. No entanto, limitações como a insuficiência de dados e infraestrutura inadequada dificultaram a implementação completa do sistema. A análise financeira, baseada no Life Cycle Cost (LCC), avalia os cenários de impacto econômico, demonstrando que a manutenção condicionada pode ser financeiramente vantajosa, mas depende de investimentos iniciais significativos. Apesar dos desafios, o estudo conclui que a CBM é uma estratégia promissora, exigindo melhorias em dados e estrutura organizacional para sua aplicação eficaz.
- Predicting student performance in a higher education curricular unitPublication . Pires, João Pedro José; Borges, Ana Rosa Pereira; Gomes, Anabela de Jesus; Correia, Fernanda Maria dos Reis Brito e RodriguesEste projeto aborda o tema da previsão de desempenho dos estudantes na área da Introdução à Programação, visando o desafio atual das elevadas taxas de reprovação e de desistência nas unidades curriculares de Introdução à Programação no Ensino Superior. O principal objetivo passa por desenvolver um modelo preditivo baseado em técnicas de Business Intelligence, como Machine Learning, que seja capaz de prever o desempenho dos estudantes numa unidade curricular de Introdução à Programação e identificar aqueles em risco iminente de reprovação. Essa previsão possibilitará a adoção de intervenções preventivas e direcionadas, visando promover o sucesso académico dos estudantes. Os dados utilizados para os modelos foram essencialmente obtidos através de um teste cognitivo e ainda alguns dados de cariz académico, referentes a um grupo de estudantes numa unidade curricular de Introdução à Programação. No decorrer deste projeto foram realizados três estudos. O primeiro estudo analisa os fatores que influenciam a aptidão para aprender a programar, tendo este estudo culminado num artigo publicado e apresentado numa conferência internacional. O segundo estudo identifica os algoritmos de Machine Learning mais utilizados para prever o desempenho académico de estudantes na área da Introdução à Programação no Ensino Superior; este estudo originou um artigo que foi publicado numa revista internacional. O terceiro estudo apresenta uma análise estatística dos resultados obtidos a partir dum teste cognitivo realizado aos estudantes, tendo deste estudo resultado um artigo que foi submetido numa revista internacional e neste momento está em processo de revisão. No projeto, foram aplicados seis algoritmos: Deep Neural Network, Decision Tree, kNearest Neighbour, Naïve Bayes, Random Forest e Support Vector Machine. O desempenho foi avaliado utilizando as métricas accuracy, precision, recall, F1-score e specificity, tendo o modelo Deep Neural Network obtido os melhores resultados globais na identificação de estudantes com probabilidade de sucesso na unidade curricular, enquanto capta estudantes em risco.
- Reestruturação pedagógica de gestão de projeto de softwarePublication . Santos, Mickael Fonseca dos; Cunha, João Carlos Costa Faria da; Filipe, Ricardo Ângelo SantosAtualmente, as metodologias ágeis são uma tendência, sendo adotadas cada vez mais pela indústria. Desta forma, este trabalho teve como objetivo a reestruturação da Unidade Curricular de Gestão de Projetos de Software da Licenciatura em Engenharia Informática do Instituto Superior de Engenharia de Coimbra, substituindo a metodologia de ensino tradicional por uma abordagem baseada em metodologias ágeis. Para fundamentar esta reformulação, realizou-se uma análise das boas práticas da engenharia de software e das metodologias de desenvolvimento de software existentes. Foi realizado um trabalho de campo, que incluiu entrevistas a empresas influentes a nível regional, nacional e internacional, assim como a outras instituições de ensino superior, com o propósito de identificar metodologias e práticas utilizadas no ensino de gestão de projetos de software. Tendo em conta que este trabalho teve a duração de dois anos letivos, no primeiro ano letivo, a unidade curricular foi analisada internamente, de modo a avaliar tanto os processos como as práticas já em utilização, identificando os aspetos eficazes e as melhorias e ajustes necessários. No segundo ano letivo, após o planeamento da reformulação da Unidade Curricular, os alunos implementaram a metodologia Scrum, juntamente com práticas e processos derivados de DevOps no desenvolvimento de software. Os resultados superaram as expectativas, demonstrando um aumento significativo nas competências adquiridas pelos alunos do segundo ano letivo na gestão de projetos de software, apesar das previsões iniciais favorecerem os alunos do primeiro ano, que apresentavam maior conhecimento prévio nas áreas, tecnologias e processos da unidade curricular, conforme evidenciado por um formulário aplicado no início de cada ano letivo.
- Cybersecurity for space applicationsPublication . Sousa, Pedro Miguel Ferreira; Cunha, João Carlos Costa Faria daA Humanidade, ao longo dos tempos, tem feito progressos significativos, no que respeita a um conhecimento mais apurado do Espaço, quer em termos científicos quer tecnológicos como por exemplo, comunicarmo-nos entre longas distâncias graças aos satélites em orbita do planeta Terra, exploração de outros corpos celestes através do lançamento de rovers ou até mesmo descobrir a origem do Universo usando telescópios terrestres e orbitais observando vizinhas e distantes galáxias. Torna-se, pois, determinante garantir a cibersegurança dos sistemas espaciais contra as ciberameaças, protegendo o nosso modo de vida. Desde a era da Guerra Fria, a exploração espacial foi amplamente dominada pelos Estados Unidos e a antiga União Soviética que possuíam os recursos e “know-how” para desenvolver satélites e colocá-los em orbita, garantindo que todo esse processo fosse o mais secreto possível (segurança através da obscuridade), para garantir a segurança. No entanto, os avanços na tecnologia, especialmente na computação e digitalização, diminuíram os custos de produção dos satélites, abrindo as portas da Exploração Espacial a novas entidades, aumentando as suas vulnerabilidades a ataques cibernéticos, como consequência. Nos últimos anos, a cibersegurança surgiu como uma preocupação significativa no domínio espacial, impactando o controlo dos satélites, os objetivos da missão, a integridade dos ativos e a segurança das comunicações. A cibersegurança no espaço (segmento terrestre e espacial) é um campo em desenvolvimento, carecendo do estabelecimento de práticas ou com práticas existentes limitadas, tecnologias, metodologias, processos, ferramentas ou normas, estando á mercê de ciberataques como jamming, spoofing ou ataques do tipo engenharia social. Não obstante, tem vindo a ganhar impulso devido às crescentes exigências dos clientes e à incorporação gradual de preocupações de cibersegurança nas normas de desenvolvimento. A Agência Espacial Europeia, por exemplo, está a abordar a cibersegurança nas atualizações da sua norma de engenharia espacial de software ECSS-E-ST-40C e também na qualidade do software ECSS-Q-ST-80C. Este documento detalha um estágio de mestrado integrado na Área do Espaço da Critical Software, com foco no estudo de como proteger os sistemas espaciais contra as ciberameaças. O estágio envolve a pesquisa de ameaças específicas do domínio do Espaço e outros semelhantes (automóvel, ferrovia e aviação), o estado-da-arte em cibersegurança, tecnologias de sistemas e proposta de práticas, tecnologias, metodologias, processos, ferramentas ou mesmo requisitos de normas para melhorar a proteção dos sistemas espaciais contra ameaças e vulnerabilidades.
- Development of learning models in biomedical literature on a collaborative platformPublication . Barros, José Manuel Alves da Rocha e; Pereira, Carlos Manuel Jorge da SilvaAo longo das últimas décadas, o avanço científico realizado no campo de aprendizagem automática, em particular na área de processamento de linguagem natural, tem permitindo a modelos o processamento e consequente compreensão da linguagem humana. Este projeto envolve duas componentes, a primeira é dedicada à investigação e desenvolvimento de modelos com base em técnicas de aprendizagem profunda para a realização do processamento de linguagem natural com vista ao reconhecimento de entidades biomédicas, nomeadamente proteínas, genes e doenças. O conjunto de dados JNLPBA, BC2GM e NCBI Disease são referências para o reconhecimento de entidades nomeadas (REN) na área biomédica. O JNLPBA, permite a identificação de entidades to tipo ADN, tipo e linha de célula e proteínas, o BC2GM destina-se a identificar menções de genes, e o NCBI Disease contém anotações de nomes de doenças. Foi desenvolvido um modelo NER para cada conjunto de dados utilizando a biblioteca SpaCy. O modelo treinado no conjunto de dados JNLPBA obteve uma pontuação F1 de 0,942, para o BC2GM uma pontuação F1 de 0,976 e para o NCBI Disease uma pontuação F1 de 0,986. Ao testar os modelos desenvolvidos num conjunto de quatro abtracts [1, 2, 3, 4], O modelo NER desenvolvido manteve pontuações perfeitas para os artigos 2 e 3, mas teve dificuldades com o artigo 4 no conjunto de dados BC2GM, obtendo uma pontuação F1 de 0. Em contraste, os modelos “en_ner_jnlpba_md” e SciBERT mostraram uma variabilidade significativa, particularmente com o reconhecimento de proteínas. O BioBERT foi coerente, mas variou no artigo 4. A fiabilidade e a eficácia do modelo desenvolvido fazem dele uma escolha superior para as tarefas NER. A segunda componente deste projeto, é dedicada ao desenvolvimento de software visando a criação de uma aplicação web utilizando para isso a framework JHipster, resultando numa plataforma colaborativa que permite a utilização de modelos de aprendizagem, desenvolvidos pelos seus utilizadores que são investigadores da área da biologia computacional. Além da possibilidade de os utilizadores da plataforma adicionarem modelos, os modelos desenvolvidos na primeira componente deste trabalho, são disponibilizados na plataforma colaborativa. A plataforma descrita está em contínuo desenvolvimento, sendo que a descrição feita neste documento se refere à versão 1.0, e a mesma está disponível em www.geneticscollab.com [5].
- O papel da telemetria na monitorização e manutenção de UPACs para uma melhor eficiência energéticaPublication . Lopes, Rúben André Vieira; Lopes, Fernando José Pimentel; Fonseca, Inácio de Sousa Adelino daAo longo das últimas décadas, as redes de telecomunicações têm vindo a sofrer uma evolução significativa no sentido de permitirem uma maior quantidade de dispositivos interligados na rede e maiores velocidades de comunicação. Associado a essa evolução, surge a evolução das smart grids, criando-se redes inteligentes, com uma grande flexibilidade e mais eficientes do ponto de vista energético. Nesse sentido, o presente projeto tem como objetivo explicar, numa primeira instância, as tecnologias e protocolos de comunicação utilizados entre dispositivos, fazendo os dados chegar de ponta a ponta. Numa segunda instância, clarifica a metodologia de instalações fotovoltaicas atualmente em uso, com alguns exemplos de unidades de produção para autoconsumo, com os desafios superados e com as lições retidas, desde instalações de 60kWn até unidades de produção de 975kWn. O trabalho desenvolvido ao longo do projeto conta com a implementação de duas aplicações de software, recorrendo à linguagem de programação Python, que permitem analisar e trabalhar os dados para chegarem de forma correta ao servidor de monitorização. Pretende-se sempre que, após efetuada uma instalação, os dados recolhidos possam ser utilizados não só para monitorização das instalações como também servirem como indicativos de operações de engenharia e manutenção. Todas as tecnologias e protocolos de comunicação quando combinados contribuem para uma maior e melhor eficiência energética.