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Percorrer ISEL - Instituto Superior de Engenharia de Lisboa por Domínios Científicos e Tecnológicos (FOS) "Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica"
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- Ardosia: simulating circuits and robotic systems in a platformPublication . Marnoto de Oliveira Campos, Francisco MateusCircuit simulation, together with practical sessions, is considered a fundamental tool to assist in the teaching of electronics. Robotics offers rich real-world applications that foster student interest in developing engineering projects. Despite the potential benefits of uniting these two realities, software tools that combine circuits and robotic systems in a single simulation platform are scarce. This article presents Ardosia, a simulation software that combines electronics and robotics in a single simulation arena. The electronic aspects of the simulation are handled by the Falstad Circuit Simulator, a software with proven success in promoting student interest and learning outcomes. Importantly, this software features significant interactive and visualization characteristics that are deemed valuable to enhance conceptual understanding. Non-electrical physics simulation is performed by a special-purpose engine, designed to simulate sensor and actuator behavior in a 2-D world. In combination, the two simulation engines yield a model where electronic circuits are embodied in the world through robot sensors and actuators interacting together and with the surroundings. Such a simulator is intended to promote the use of robotics projects in electronics education, since students will be equipped with software to conveniently design and evaluate robotic systems, through simulation, before applying their ideas in an experimental setting. This article presents an overview of Ardosia, complemented with examples of use in electronics education and a validation experiment comparing simulation with real-world data.
- Assessing the contribution of ERASMUS+ KA2 projects to the SDGs: an exploratory analysisPublication . Nogueira, João Robert; Dantas, Lucimar; Galego, Carla; Marques, PedroThis study examines the contribution of ERASMUS+ Key Action 2 (KA2) projects, funded between 2014 and 2020, to the dissemination and promotion of the United Nations Sustainable Development Goals (SDGs). A predominantly quantitative content analysis was conducted based on metadata extracted from the official European Commission database, focusing on the presence of SDG-related keywords within the titles, topics, and abstracts of the projects. In total, 24,838 KA2 projects were examined. The findings reveal a growing alignment between funded projects and certain SDGs, particularly SDG 3 (Good Health and Well-being), SDG 4 (Quality Education), SDG 13 (Climate Action), SDG 7 (Affordable and Clean Energy), and SDG 9 (Industry, Innovation, and Infrastructure). In contrast, goals such as SDG 2 (Zero Hunger), SDG 6 (Clean Water and Sanitation), and SDG 14 (Life Below Water) are scarcely represented. Overall, the results demonstrate an increasing commitment to sustainability themes over time and also highlight notable gaps in the promotion of several SDGs. This analysis offers valuable insights into the strategic alignment of ERASMUS+ funding with the 2030 Agenda and identifies opportunities for strengthening its future contributions to sustainable development.
- Assessment of decarbonization scenarios for the portuguese road sectorPublication . Salvador, João; Duarte, Gonçalo; Baptista, Patrícia C.Abstract This study presents a scenario-based modeling framework to evaluate potential decarbonization pathways for Portugal’s road transport sector. The model simulates the evolution of a light-duty vehicle (LDV) fleet under varying degrees of electrification and biofuel integration, accounting for energy consumption, CO2 emissions and market shares of alternative propulsion technologies. Coupled with projected energy mix trajectories, the framework estimates final energy demand and well-to-wheel (WTW) emissions for each scenario, benchmarking outcomes against national and European climate targets. A key structural limitation identified is the long vehicle survival rate—averaging 14 years—which constrains fleet renewal and delays the transition to full electrification. Diesel-powered light commercial vehicles exhibit even slower replacement dynamics, rendering the Portuguese targets of full electrification by 2030 highly improbable without targeted scrappage and incentive programs. Scenario analysis indicates that even with accelerated electric vehicle (EV) uptake, battery electric vehicles (BEVs) would comprise only 12% of the fleet by 2030 and 77% by 2050. Electrification scenario raises electricity demand fortyfold by 2050, stressing generation and infrastructure. Scenarios that consider diversification of energy sources reduce this strain but require triple electricity for large-scale green hydrogen and synthetic fuel production.
- Assessment of influential operational parameters in the mitigation of CO2 emissions in a power plant: case study in PortugalPublication . Balanuta, Vítor; Baptista, Patricia; Neves da Fonseca Cardoso Carreira, Fernando Paulo; Duarte, Gonçalo; Casaca, Cláudia Sofia Séneca da LuzThe European decarbonization goals and requirement for energy independence are mostly relying on intermittent renewable energy sources for electrification. A numerical model was developed to simulate the operation of a steam generator, allowing a study of the potential impacts of retrofitting existing coal-fired power plants to operate with biomass or coal–biomass mixtures on combustion parameters and CO2 emissions. The results obtained using the operational parameters of the Sines power plant indicate that a mixture of 25% coal and 75% pine sawdust allow operation at λ = 1.8, demonstrating that a small amount of coal allows operation near the coal combustion parameters (λ = 1.9). These conditions have the drawback of a reduction of 8.7% in adiabatic flame temperature but a significant reduction of 57.5% in CO2 emissions, considering the biomass as carbon-neutral.
- Characterization of the fracture forming limits by radial extrusionPublication . Sampaio, Rui F.V.; da Fonseca Matos Pragana, João Pedro; Bragança, Ivo; Silva, Carlos; Nielsen, Chris Valentin; Martins, Paulo
- Color evaluation of pre-shaded monolithic zirconia restorations on different substrates and resin cementsPublication . Fonseca, Vanessa; Neves, Cristina Bettencourt; Portugal, Jaime; Anes, Vitor; Chasqueira, Filipa; Roque, Joao CarlosThis study evaluated if the material, the substrate, and the cement have no influence on the color of pre-shaded monolithic zirconia crowns. The specific effect of the cement over each substrate/brand group was also studied. Two commercial brands of zirconia, Amann Girrbach (AG) and Zirkonzahn (ZZ), were used to produce crowns that were placed over three substrates (natural tooth, zirconia, metal) using two different resin cements (Ivoclar AG (Shaan, Liechtenstein) Neutral and Light) or glycerol (as the control) (n = 10). Lightness (L*), chroma (C*), hue (h*), and color difference (ΔE) of each crown were measured using a VITA Easyshade V® spectrophotometer (VITA Zahnfabrik, Bad Säckingen, Germany), following the standardized reference. Since normality was not verified by the Shapiro–Wilk test, data were statistically analyzed using the Kruskal–Wallis test for group comparisons and Tukey’s post-hoc test for multifactorial variance analysis (α = 0.05). ΔE medians ranged between 1.3 in the AG/zirconia substrate/glycerol group and 8.0 in the ZZ/metal substrate/light cement group. In general, lower values of ΔE were recorded in AG restorations compared to ZZ (p < 0.05), zirconia, and natural tooth substrates compared to metal (p < 0.001) and neutral compared to light cements (p < 0.05). Specifically, over the metal substrate, AG crowns with neutral cement and ZZ crowns with neutral cement and glycerol showed lower ΔE values (p < 0.05). Over the zirconia substrate, light cement presented higher ΔE values than glycerol in both brands but similar to neutral cement. Over the natural tooth, no significant differences were observed between cements (p > 0.05) in the AG brand, while in the ZZ group, light cement showed higher ΔE values (p < 0.05). The final color of the restorations was significantly influenced by the zirconia brand, substrate type, and resin cement. Light cement led to greater color variations, particularly in ZZ restorations. These findings highlight the importance of material selection in achieving esthetically pleasing zirconia restorations.
- Combining artificial intelligence with diferente plasticity induced crack closure criteria to determine opening and closing loads on a three-dimensional centre cracked specimenPublication . Miguel Gomes Simões Baptista, Ricardo; Infante, VirgíniaFracture due to fatigue crack growth remains a significant failure mode in both brittle and ductile materials. When dealing with crack tip plasticity induced phenomena, characterized by high strain and stress field gradients, only highly refined meshes around the crack tip can produce accurate results. Therefore, optimized mesh parameters must be used, in order to achieve high quality models with low computational costs. In this study, artificial intelligence models and a numerical three-dimensional model for a middle tension specimen were combined to enhance crack closure and opening loads assessment. The numerical accuracy was analysed based on the estimated stress and strain fields, plastic zone shape and size and crack closure and opening load values. Two artificial neural networks were trained using four different crack lengths, mesh sizes and simulated plastic wakes. The networks were capable of stress and strain field predictions and crack opening and closure load determination. It was verified that the crack stress criterion is strongly correlated with the principal strain field and the displacement field around the crack tip, providing a viable way to analyse plasticity induced crack closure.
- Desenvolvimento de metodologias de gestão inovadoras em contexto de manutenção 4.0Publication . Rafael, João Vítor Menezes; Morgado, Teresa Leonor Ribeiro Cardoso MartinsA indústria 4.0 está a transformar os processos de manutenção industrial, tendo o fabrico aditivo (FA) como uma das suas principais técnicas. Com este intuito, este trabalho avaliou a aplicação do fabrico aditivo na produção de peças de substituição numa indústria de base florestal, especificamente para utilização na manutenção. As cadeias de abastecimento destas peças de substituição apresentam problemas com fornecedores, tais como, tempo de espera e custos elevados. A presente dissertação teve como objetivo o desenvolvimento de tecnologias de gestão inovadoras em contexto de manutenção 4.0. A metodologia experimental consistiu no desenvolvimento de uma estratégia inovadora para aplicação da manutenção preventiva sistemática baseado no fabrico aditivo de peças sobresselentes. Através do desenvolvimento de um fluxograma representativo do processo de tomada de decisão para a criação de peças fabricadas via FA, foram selecionados dois casos de estudo designados por "Rolete", "Finger Plate”. Os estudos consistiram na análise económica das peças selecionadas, seguido da análise de resistência dos materiais e da seleção de materiais alternativos, tendo em conta os processos de fabrico convencionais (laminagem a quente e injeção) e os aditivos (FDM - Fused Deposition Modeling e DLP - Digital Light Processing). Por fim foi realizado o estudo de previsão de durabilidade ao serviço. Da análise económica concluiu-se que o Rolete produzido por DLP apresentou uma redução de 55% nos custos, face ao fabrico convencional. No caso do “Finger Plate”, a peça produzida por FDM mostrou-se igualmente vantajosa, com uma redução de custos de 88,27%. Como trabalhos futuros é necessário validar a durabilidade prevista através da estratégia proposta e do tempo de serviço das novas peças dos casos "Rolete" e "Finger Plate"; para o caso de "Rotor" é necessário concluir o estudo já iniciado e validar resultados além de estipular e controlar parâmetros de qualidade para as peças fabricas por FA.
- Desenvolvimento de programa para simulação de sistema integrado de energias renováveis para a produção e conservação de queijoPublication . Teixeira, Tiago Miguel Martins; Monteiro, Joaquim José RodriguesA presente dissertação consiste na elaboração de um programa de simulação destinado a efetuar a gestão energética de uma unidade de produção de queijo, integrando fontes de energia renovável, de modo a permitir a análise da sua viabilidade técnico-económica e, posteriormente, fundamentar a sua futura implementação prática. Para o desenvolvimento deste programa de simulação, estabeleceu-se como caso de estudo um protótipo de unidade queijeira, implementado no âmbito do projeto CASEUS e situada no Instituto Politécnico de Beja. Este protótipo integra painéis fotovoltaicos, coletores solares, uma turbina eólica e uma caldeira de pellets, permitindo colmatar os consumos energéticos associados à produção de queijo, através da energia obtida a partir de fontes renováveis. Foram realizados três ensaios diferentes, com o objetivo de permitir avaliar a viabilidade da solução proposta sob diferentes condições atmosféricas ao longo do ano e em várias regiões de Portugal. Os resultados obtidos através da aplicação informática elaborada foram posteriormente comparados com os resultados obtidos no protótipo da unidade queijeira e com os dados de indústrias queijeiras tradicionais, demonstrando melhorias económicas e ambientais da unidade em estudo. No primeiro ensaio registou-se um lucro de 0,0071 €/kgqueijo e umas emissões de 0,0188 kg CO2e/kgqueijo. Nos segundo e terceiro ensaios, obteve-se, respetivamente, um lucro de 0,0190 €/kgqueijo e um custo de 0,0551 €/kgqueijo, enquanto as emissões de CO2 situaram-se em 0,0109 e 0,0414 kg CO2e/kgqueijo, considerando um período semanal. Da comparação entre os resultados da ferramenta informática e os dados experimentais retirados do protótipo, evidenciou-se uma elevada fiabilidade do modelo, apresentando um erro de apenas 2,3% relativamente à quantidade de energia proveniente de fontes renováveis.
- Desenvolvimento de uma aplicação computacional para o cálculo de cargas térmicas em edifíciosPublication . Agostinho, Abel Mateus Lopes; Casaca, Cláudia Sofia Séneca da Luz; Carreira, Fernando Paulo Neves da Fonseca CardosoO presente trabalho visa o desenvolvimento de uma aplicação computacional para o cálculo de cargas térmicas em edifícios que possa ser utilizada através da internet. A modelação dos edifícios é realizada através da definição e parametrização dos vários elementos construtivos dos espaços, nomeadamente, paredes exteriores e interiores, cobertura, pavimento e vãos envidraçados. A aplicação também permite parametrizar as cargas térmicas internas existentes num edifício, tais como, a iluminação, equipamentos e cargas adicionadas devido à atividade humana. Esta parametrização é realizada através de uma interface gráfica inserida numa arquitetura cliente-servidor, desenvolvida em HTML e PHP, sendo os dados armazenados numa base de dados em MySQL, para permitir a utilização através da internet, num sistema multiutilizador. O cálculo das cargas térmicas foi desenvolvido em Python, implementando o método da função de transferência. A transmissão de calor que ocorre no edifício é calculada com base nos mecanismos de condução, convecção e radiação, considerando as condições climatéricas, materiais, elementos construtivos, espaços, iluminação, equipamentos, perfis de ocupação, entre outros. Além disso, foi integrado o cálculo da radiação solar incidente, a complementar as condições climatéricas. Os resultados obtidos pelos módulos de cálculo desenvolvidos foram validados através da comparação com um programa comercial destinado ao cálculo de cargas térmicas. Como caso de estudo, analisou-se um espaço de escritórios, tendo-se observado um desvio máximo de 5,8%, na carga térmica de uma parede orientada a norte. No que respeita à carga térmica sensível total, obteve-se um valor de 4301 W com um desvio relativo de apenas 0,2% face ao programa comercial utilizado, evidenciando a boa concordância do programa de cálculo desenvolvido. Estes resultados permitiram validar o programa de cálculo desenvolvido em Python, assim como a eficácia da aplicação web proposta.