ESTiG - Dissertações de Mestrado Alunos
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Recent Submissions
- Towards a functional architecture for integrating ai techniques to enhance kpi management and production performance: a mechatronics industry perspectivePublication . Khelia, Amani; Pires, LuísIn the rapidly evolving mechatronics industry, optimizing manufacturing productivity is essential for maintaining competitiveness and sustainability. This research aims to develop a functional architecture that integrates AI technologies, such as machine learning and predictive analytics, to improve KPI management. The framework seeks to enhance KPI management by optimizing individual performance metrics and promoting collaboration among companies to share experiences and results. The study will validate three key hypotheses about the impact of AI-driven KPI management on production performance, decision-making, and sustainability. The first hypothesis (H1) explores whether AI-driven KPI management frameworks lead to improvements in operational efficiency, quality, and productivity, using regression analysis of data from IoT sensors that monitor machine performance. The second hypothesis (H2) examines how predictive analytics and machine learning models in KPI systems enhance real-time decision-making. Time-series analysis and neural networks will be applied to data from ERP and MES systems to assess decision-making improvements. The third hypothesis (H3) investigates the integration of ecological KPIs using Life Cycle Assessment (LCA) tools. Econometric models, such as the Cobb-Douglas production function, will be used to quantify the impact of green manufacturing practices on production efficiency and sustainability. The results provide actionable insights for stakeholders, demonstrating how integrating AI technologies into a KPI framework can significantly improve productivity and sustainability in the mechatronics sector.
- The role of strategic planning in hotel event managementPublication . Shuvalova, Yevheniia; Ferreira, JessicaStrategic planning plays an important role in ensuring hotel event success. This study investigates how strategic planning impact the effectiveness of hotel event management, particularly by examining how elements such as budget allocation, preparation time, and task allocation affect hotel event outcomes, including guest satisfaction, return business, and attendance. The analysis based on primary data from various internal documents, event performance metrics, and responses to surveys completed by the hotel staff. A total of 20 the biggest events held in 2024 year were analysed. Descriptive statistics, frequency analysis, and boxplot visualisations were used to illustrate how different planning inputs correlate with these performance components. Boxplots were applied as a clear, non-parametric tool for examining variability, outliers, and trends in the dataset, offering an accessible and effective way to compare distribution across events without assuming normality. The visual outputs helped highlight key differences in how planning inputs aligned with performance outcomes. In addition, staff responses revealed issues such as time constraints, communication problems and lack of coordination before the event. These observations emphasise the need for strategic planning as well as effective operational execution to ensure successful hotel event management. As a result of the findings, practical recommendations were made to improve communication, enhance staff training and suggest the use of predictive analysis for future planning processes.
- Comparação de soluções digitais para análise da eficiência energética em edifícios residenciaisPublication . Batista, Larissa Aparecida Rogerio; Vaz, António Jorge Ferreira; Guimarães, Mag Geisielly Alves; Fernandes, SílviaImpulsionado pelo crescimento populacional, urbanização acelerada e o aumento do acesso à tecnologia, o consumo mundial de energia aumentou de forma considerável nas últimas décadas. Em Portugal, no ano de 2023 os setores industrial, comercial e habitacional foram responsáveis por 80,4% do consumo total de energia. Esse dado reforça que o setor Arquitetura, Engenharia e Construção (AEC), responsável pelo projeto, pela construção e pela manutenção das edificações destinadas aos fins supracitados, possui grande potencial de atuação na aplicação de medidas que promovam a eficiência energética e a otimização do uso de recursos. A adoção de práticas mais eficientes no uso da energia não depende apenas do bom uso e ocupação, mas também de planejamento técnico adequado, idealmente na concepção do projeto. No entanto, ao considerar um país com elevados índices de envelhecimento no parque edificado, como Portugal, é fundamental direcionar os esforços de minimização do consumo de energia para as reabilitações energéticas das edificações existentes. Sob essa ótica, as ferramentas digitais de simulação energética viabilizam decisões mais conscientes e ajustadas, uma vez que permitem simular o comportamento de uma edificação e antecipar os efeitos das medidas aplicadas e, consequentemente, há um maior rigor na tomada de decisão já que esta é baseada em dados concretos retirados das simulações efetuadas. Diante desse contexto, a presente pesquisa adota uma abordagem descritiva e comparativa, na qual duas ferramentas de simulação energética, nomeadamente Cypetherm SCE-HAB e DesignBuilder, serão utilizadas para simular variadas propostas de reabilitação relativamente a uma habitação existente em diferentes contextos geográficos, com o objetivo final de avaliar semelhanças, limitações, metodologia e potencial de aplicação de cada ferramenta. Os resultados obtidos permitiram avaliar o desempenho, usabilidade e aplicação das ferramentas, das quais uma opera com base em análises dinâmicas e a outra, em análises estáticas, o que revelou a adequação de cada abordagem aos diferentes contextos e objetivos presentes em projetos de reabilitação energética.
- Estudo de argamassas de revestimentos sustentáveis, usando pó de vidro e águas pluviais, submetidas a altas temperaturasPublication . Moraes, José Lucas Roza de; Luso, Eduarda; Teixeira, Elisabete Rodrigues TeixeiraEste trabalho nasceu da necessidade de testar e avaliar soluções mais sustentáveis na construção civil, setor responsável por grande parte das emissões de CO₂ e pelo consumo intenso de água potável. Com o objetivo de reduzir o impacto ambiental sem comprometer o desempenho mecânico e térmico das argamassas de revestimento, este estudo avaliou a viabilidade e o desenvolvimento de argamassas de revestimento sustentáveis por meio da substituição parcial de cimento Portland por pó de vidro moído (20 %, 30 % e 40 %) e da substituição da água de amassadura (água potável) por água pluvial, bruta e ajustada ao pH neutro com cal. As formulações mantiveram razão água/cimento, de 0,45, constante e foram ajustadas quanto à granulometria do vidro e às propriedades químicas da água. Após 28 dias de cura, prismas foram submetidos a ensaios de variação dimensional, perda de massa, resistência à flexão e compressão em temperatura ambiente e após o aquecimento a 200 °C, 500 °C e 800 °C. Os resultados indicaram que o traço com 20 % de pó de vidro alcançou até 36 % de ganho em compressão e manteve ou superou ligeiramente a flexão de referência, enquanto teores maiores de vidro preservaram ganhos compressivos importantes, porém com redução da tenacidade relativa. As argamassas com água pluvial apresentaram aumento de até 25 % na compressão, elevado para 29 % quando ajustadas com cal, sem queda significativa na flexão. A relação entre perda de massa e de resistência mostrou correlação linear quase perfeita (R² > 0,98) para todas as formulações, revelando alta previsibilidade térmica; o traço de 20 % GP perdeu apenas 12,2 % de resistência para cada 1 % de massa evaporada, ao passo que a formulação com cal apresentou a maior sensibilidade térmica. A 800 °C, as misturas com vidro retiveram até 15 % da carga original, contrastando com perdas mais acentuadas no traço convencional. Finalmente, a eficiência relativa em relação à referência (compressão e flexão) atingiu cerca de 136 % e 96 %, respectivamente, para o traço 20 % GP. Dessa forma, contribuindo para evidenciar que o uso de pó de vidro e de água pluvial constitui estratégia promissora para argamassas de alto desempenho.
- Reforço de fundações de edifícios com microestacasPublication . Souza, Lucas de Freitas; Paula, António Miguel; Braz-César, Manuel; Pereira, Armando Belato PereiraDentro do contexto geotécnico e estrutural da engenharia civil, as fundações configuram-se como elementos fundamentais para a estabilidade e desempenho da superestrutura. Com o passar do tempo, e frente a processos de degradação, a necessidade de reforço e reabilitação tem se tornado cada vez mais relevante, especialmente em projetos de reabilitação urbana. Nesse cenário, destaca-se o uso de microestacas, proposta por Fernando Lizzi em 1982, como uma solução de fundação profunda, de pequeno diâmetro, elevada resistência a esforços axiais e alta versatilidade, adequada a obras em ambientes restritos. A presente dissertação tem como objetivo desenvolver uma análise comparativa e paramétrica sobre o reforço de fundações com microestacas. Para isso, foram criadas duas ferramentas de cálculo em Excel, com uso de VBA, que permitem aplicar metodologias de análise estrutural e geotécnica. Os resultados dessas ferramentas foram analisados e comparados com os obtidos pelo software Geo5, com o intuito de validar as abordagens propostas. A primeira ferramenta contempla diferentes métodos de dimensionamento estrutural e geotécnico, permitindo a comparação direta entre abordagens clássicas da literatura e o software Geo5, além de possibilitar a avaliação do estudo paramétrico. A segunda ferramenta é voltada para gerar estimativas iniciais de dimensionamento estrutural e geométrico, por meio de informações de entrada, como comprimento da raiz ou diâmetro da microestaca. A dissertação está dividida em 7 capítulos principais que abordam desde a contextualização teórica do tema até o desenvolvimento prático das ferramentas de cálculo e a interpretação dos resultados. Foram realizadas 10 variações do estudo de caso, para avaliar a influência do diâmetro tubular, espessura, comprimento livre, corrosão, diâmetro de perfuração, comprimento da raiz e pressão da injeção. Os outros casos são específicos para validação da segunda ferramenta como instrumento auxiliar em análises iniciais de projeto. Os resultados evidenciam o comportamento diferente dos métodos frente às variações do estudo paramétrico. No campo estrutural, o método de Jimenez Salas (1980) demonstrou maior sensibilidade às variações geométricas da armadura tubular. Em contraste, o método geométrico de Euler (1936) apresentou menor sensibilidade. Já no campo geotécnico, alguns métodos – Zweck (1953), Bowles (1996) e método teórico do Ministério de Fomento (2005) – mostraram-se mais sensíveis ao comprimento da raiz, enquanto os métodos voltados a estacas escavadas e raiz apresentaram maior variação com o diâmetro de perfuração.
- Development of functional emulsions based on humic acids for cosmetic applicationPublication . Lopes, Nayra Piscoso Saes; Barreiro, Filomena; Santamaria-Echart , Arantzazu; Sipoli , Caroline Casagrande; Junior, Bogdan DemczukThe cosmetics market continues to grow, especially dermocosmetics, which combine aesthetic and therapeutic care. This growth is driving the development of more effective and sustainable formulations, such as Pickering emulsions, which utilize solid particles instead of synthetic surfactants. These latter are responsible for causing environmental impacts and adverse effects on the skin, including irritation and allergies. Humic acid, a natural active ingredient with antioxidant, anti-inflammatory, and photoprotective properties, is an innovative alternative for this type of system. In this context, this work aims to study Pickering emulsions stabilized with humic acid nanoparticles for the development of a dermocosmetic product. Different conditions for producing the particles were analyzed, including the solvent and anti-solvent used, concentration, and pH. The optimized nanoparticles were obtained by acid precipitation, using 0.5 M sodium hydroxide to solubilize the humic acid (final concentration of 10 g/L) and 0.5 M citric acid as the precipitating agent. The optimized particles were used to formulate Pickering emulsions, with an oil volume percentage of 65% showing the best results. The humic acid particles had an average particle size of 73.9 ± 9.7 nm and a three-phase contact angle (particles-water-sweet almond oil) of 65 ± 3.5º, revealing a hydrophilic character. The optimized emulsion consisted of round-shaped droplets with an average size of 44.2 ± 0.3 μm, resulting in an emulsified layer of over 95%, which indicated high stability after 30 days of storage. In addition, the emulsion exhibited a brown color, 14.8% inhibition of antioxidant activity, and, according to rheological analysis, a pseudoplastic, non-Newtonian fluid behavior with gel-like characteristics. It had a smooth texture to the touch, was easy to spread, and had low tackiness. These results demonstrate not only the feasibility of using humic acid particles as stabilizers in Pickering emulsions but also highlight their multifunctional potential for cosmetic applications. This is an unprecedented approach in the field of dermocosmetics, with scientific and technological relevance. Overall, this study presents an innovative, ecological, and effective alternative to the use of synthetic surfactants, offering new perspectives for the development of sustainable cosmetic products based on physical stabilization technologies utilizing nanoparticles.
- Optimising landfill leachate treatment: integrated coagulation/flocculation and fenton approachesPublication . Monteiro, Vanda Liliane Tavares; Martins , RamiroThe continuous accumulation of municipal solid waste in landfills has resulted in the generation of significant volumes of leachate, a complex and highly contaminated liquid effluent. This leachate is typically enriched with high concentrations of organic matter, ammonia nitrogen, heavy metals, and recalcitrant compounds such as humic and fulvic acids, which collectively confer low biodegradability and considerable variability in composition. These characteristics pose substantial limitations to conventional treatment technologies, often resulting in inefficient pollutant removal. Due to its potential to cause severe environmental contamination of soil and water bodies, the implementation of advanced and economically feasible treatment solutions is imperative. This study proposed and evaluated an integrated two-stage treatment strategy designed to enhance the efficiency of landfill leachate remediation processes. The proposed treatment procedure was initiated with a coagulation–flocculation (C – F) pre-treatment designed to promote the aggregation and subsequent removal of suspended solids and colloidal organic matter, thereby reducing turbidity and the initial organic load. This step was succeeded by an advanced oxidation process (AOP) based on the Fenton reaction, which relies on the in-situ generation of hydroxyl radicals (•OH) to oxidise refractory organic constituents. Following the C – F stage, a marked reduction in chemical oxygen demand (COD) and a concomitant increase in five-day biochemical oxygen demand (BOD₅) were observed, resulting in a significant improvement in the COD/BOD₅ ratio, a critical parameter for assessing effluent biodegradability. Process optimisation was conducted using Minitab® software, identifying the optimal Fenton conditions at pH 3.4, Fe²⁺ dosage of 8.96 g L-1, and H₂O₂ (30% w/w) volume of 30 mL L-1 of leachate. Under these conditions, the COD removal efficiency reached approximately 92%, and the COD/BOD₅ ratio increased from 0.053 to 0.87, indicating a substantial enhancement in biodegradability. The integration of physicochemical and oxidative processes has demonstrated high efficacy in mitigating the complex pollutant matrix of landfill leachate, offering a technically robust and environmentally sustainable strategy for effluent management. The goal was to propose a comprehensive and efficient solution for managing this effluent, supporting environmental sustainability and public health protection.
- Green solvents and AI-driven models for recycling 3D printing wastePublication . Costa, Samuel Felipe Martins; Abranches , Dinis Oliveira; Ferreira , Olga; Patrício, Patrícia Santiago de OliveiraThe increasing adoption of 3D printing, particularly using polylactic acid (PLA), has led to a significant rise in plastic waste, calling for the development of sustainable recycling solutions. Among recycling approaches, the physical method is gaining more space, especially with advances in the use of green solvents. Therefore, this study examines the application of green solvents and artificial intelligence (AI)-driven models for the dissolution and recovery of PLA from 3D printing waste. In particular, the research focuses on identifying environmentally friendly solvents, based on qualitative PLA dissolution data, using machine learning (ML) techniques to find and predict the best solvents for dissolving PLA while minimizing contamination from additives and other polymers. Among the solvents initially investigated, dimethylformamide (DMF), chloroform (CLFM), dimethyl carbonate (DC), and isosorbide dimethyl (IDE) achieved complete dissolution of PLA after 24 h at 50 °C. Dissolution behavior was further examined above and below the PLA glass transition temperature (Tg = 55 - 60 °C), with only ethyl acetate (EtAce) changing from a poor solvent to a good solvent with increasing temperature. The Hansen Solubility Parameters (HSP) and the infinite dilution activity coefficients (γ∞) predicted by COSMO-RS were employed to rationalize the dissolution behavior, showing unsatisfactory discrimination between good and poor solvents. Subsequently, ML models were applied to the experimental dataset to identify additional suitable solvents. The results demonstrated excellent predictive performance, correctly classifying good and poor solvents for PLA and identifying new good solvents as acetonitrile (ACN), methyl acetate (MeAce), and dichloromethane (DCM). Overall, by integrating solvent-based recycling with AI-driven optimization, this work showed potential solvents to enhance the circular economy of PLA-based materials, promoting more sustainable and effective waste management practices.
- Thermal stability of curved superelevated railwaysPublication . Santos, Vítor Wanderson da Silva; Piloto, P.G.A.; Minhoto, Manuel; Silveira, RaphaelRailways are a fundamental infrastructure transportation system for the efficient movement of people and goods, especially over long distances. However, these structures are exposed to increasingly extreme environmental conditions, driven by global climate change. Significant temperature variations throughout the day and across climatic seasons generate thermal stresses on the rails, which can cause structural failures such as thermal buckling, especially in sections with greater geometric complexity. This study aims to analyze the thermal instability of continuously welded rails (CWR) on curves with superelevation, considering the structural interactions involved. Modeling was performed using the finite element method in ANSYS, based on railway profiles. The effects of curvature, cant, lateral and longitudinal ballast resistance, fastener stiffness, and initial rail imperfections were evaluated. The results demonstrate that the loss of ballast resistance and the presence of geometric imperfections significantly reduce the critical buckling temperature. In addition, it was observed that curved geometry with superelevation directly influences the track’s sensitivity to temperature increases. The research contributes to the understanding of thermal instability mechanisms in modern railways and reinforces the importance of preventive maintenance, especially in curved alignments, to ensure operational safety in the face of increasing climate variations.
- A Study of the determining factors in the adoption of electric vehicles by consumersPublication . Gonçalves, Miguel Francisco Pimenta; Vaz, Clara B.A crescente preocupação ambiental e o rápido avanço da tecnologia têm impulsionado significativamente a adoção de veículos elétricos (VEs) e híbridos plug-in, marcando um momento de transformação no setor dos transportes. Esta dissertação visa identificar os principais fatores que influenciam as decisões dos consumidores na adoção de veículos elétricos. O estudo baseia-se numa amostra de 297 inquiridos residentes em Portugal e recorre a uma abordagem quantitativa para analisar as suas percepções e comportamentos. Os resultados demonstram que a adoção de VEs é fortemente influenciada por factores financeiros, nomeadamente o elevado custo inicial de aquisição e a importância de incentivos governamentais, como subsídios e isenções fiscais. O acesso à infraestrutura de carregamento revelou-se igualmente um fator crítico, moldando a confiança dos consumidores na utilização destes veículos. Adicionalmente, características demográficas, como níveis de rendimento mais elevados e a residência em áreas urbanas, demonstraram ter um impacto significativo na probabilidade de adoção. Curiosamente, embora os benefícios ambientais dos VEs sejam amplamente reconhecidos, a sua influência nas decisões de compra revelou-se inferior à dos fatores financeiros e infraestruturais. Este estudo sublinha a necessidade de políticas públicas direcionadas e de investimentos estratégicos para ultrapassar as barreiras financeiras e logísticas enfrentadas pelos potenciais utilizadores de veículos elétricos. Ao melhorar a infraestrutura e oferecer incentivos bem estruturados, será possível acelerar a transição para um sistema de mobilidade mais sustentável e ambientalmente responsável.