ISEP – CIETI – Artigos
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- Safety in the operation of electrical networks: Inertia compensation as a measure of frequency and voltage stabilityPublication . Carvalho, José; Beleza Carvalho, José AntónioThe main purpose of electrical transmission and distribution networks is to carry electrical energy from the places where it is produced to the places of consumption, where the energy is used. Electrical energy is produced in power plants by generating units, which convert a form of primary energy into electrical energy. Primary energy comes from a number of sources, such as fossil fuels, nuclear energy, hydropower, wind, and solar. The carbon neutrality targets set by the European Union and several countries around the world have driven a transformation characterized by the gradual replacement of synchronous thermal generation based on fossil fuels with Renewable Energy Sources (RES), such as wind and solar. The energy transition, while necessary to achieve the established targets, introduces significant challenges to the stability of Electrical Power Systems (EPS) and electrical grids, since RES do not yet contribute to stability at levels comparable to the generating units of large thermal power plants, whether in terms of inertia, which has seen a notable reduction in recent years, or in voltage control or short-circuit power. This article presents and discusses solutions to mitigate the effect of this reduction in inertia in power plants using synchronous compensators and synthetic inertia emulation using battery storage.
- Physiopathological effects of electric current on the human body and the protection against electric shocksPublication . Carvalho, José António Beleza; Beleza Carvalho, José António; Almeida, Maria; Silva, Catarina; Costa, CarolinaIn electrical installations and equipment, electric current preferentially flows through metallic circuits that offer it less opposition, that is, less electrical resistance. In the human body, electric current also seeks to flow through paths with less electrical resistance, and may be diverted inside the body, damaging surrounding organs and tissues. Its path and the magnitude of the current influence the type of injuries associated with electrical accidents, usually burns, which can be internal and external. In all electrical installations, there is a need and obligation to implement effective protection systems, with the aim of operating them under safe conditions. In Low Voltage Electrical Installations (LVEI), the protection measures that must be considered are overcurrent protection, overvoltage protection, but fundamentally the protection of people from the risk of electrocution, avoiding pathophysiological effects that can be irreversible.
- The Unhappy Effects of the Antidepressant Fluoxetine on the Freshwater Microalga Raphidocelis subcapitataPublication . Dias Machado, Manuela; Soares, Eduardo; Barata, CarlosPharmaceuticals can be found in the aquatic environment and cause unwanted effects on organisms. The present work aimed to characterize the toxic mode of action of the antidepressant fluoxetine (FLX) on the freshwater microalga Raphidocelis subcapitata. With this aim, the microalga was exposed to low levels (µg/L) of FLX for 72 h. Exposure to 20–30 µg/L FLX arrested algal growth, which can be explained by the blockage of algal nuclear division. In addition, FLX (15–30 µg/L) deeply altered the alga’s metabolism, which was reflected by an increase in esterase activity, mitochondrial dysfunction (hyperpolarization of inner mitochondrial membrane), and reduction in the content of photosynthetic pigments: chlorophyll a (chla) and carotenoids (car). A sharp decline in photosynthetic performance, revealed by the reduction in maximum photochemical quantum yield (Fv/Fm), effective photochemical quantum yield (ΦPSII), and photosynthetic electron transport rate (ETR) of photosystem II (PSII), was also observed. FLX, at 30 µg/L, induced the intracellular accumulation of reactive oxygen species (ROS) and lipid peroxidation, with a marginal loss (1%) of cell membrane integrity. The results presented here contribute to the elucidation of the toxic mode of action of FLX on the microalgae R. subcapitata and, simultaneously, warn of the negative impact of the presence of pharmaceutical compounds in freshwater aquatic environments.
- Satisfação profissional e burnout dos técnicos superiores de diagnóstico e terapêutica do centro hospitalar universitário de Santo AntónioPublication . Peixoto, Joana Rangel; Costa, Alexandra; Alves, SandraA satisfação no trabalho entende-se como a avaliação geral do profissional sobre o seu trabalho,, tratando-se de uma resposta emocional à própria atividade laboral. A variável `satisfação no trabalho´ é amplamente estudada, encontrando-se presente em muitas teorias sobre o comportamento organizacional e está relacionada com o desempenho e o comportamento contraproducente no trabalho, a rotatividade e a saúde do funcionário. O trabalho na área da saúde é um trabalho especial de cuidado humano cuja interação com o doente e familiares, com outros profissionais e com as chefias acarreta sentimentos negativos que podem levar ao burnout. O burnout é caracterizado pela exaustão física e emocional consequente da exposição prolongada a um trabalho exigente emocionalmente. Corresponde a uma resposta ao stress excessivo no trabalho e afeta as habilidades interpessoais, o desempenho no trabalho, a satisfação profissional e a saúde psicológica. A avaliação da satisfação profissional e do burnout desempenham importantes indicadores da qualidade dos serviços prestados e são fatores determinantes no sucesso de uma organização. O presente estudo visa identificar os níveis de satisfação profissional e de burnout nos Técnicos Superiores de Diagnóstico e Terapêutica (TSDT´s) do Centro Hospitalar Universitário de Santo António (CHUdSA) bem como, averiguar se os níveis de satisfação profissional e de burnout variam de acordo com as variáveis sociodemográficas (idade, sexo, estado civil e formação académica) e com as variáveis de caracterização da situação profissional (categoria profissional, tipo de vínculo, tempo de exercício no CHUdSA e tempo de exercício profissional). Por forma a cumprir com os objetivos estabelecidos, foi desenvolvido um estudo transversal, descritivo/observacional, correlacional e quantitativo. A recolha de dados fez-se através da implementação da versão reduzida do Minnesota Satisfaction Questionnaire (MSQ) e da escala Maslach Burnout Inventory - Human Services Survey (MBI - HSS) à população em estudo, bem como da caracterização sociodemográfica e da situação profissional da mesma. A versão reduzida do Minnesota Satisfaction Questionnaire consiste num inquérito de satisfação em que avalia os aspetos intrínsecos e extrínsecos do trabalho. Os aspetos intrínsecos referem-se ao que as pessoas sentem acerca da natureza das tarefas do trabalho e os aspetos extrínsecos ao que sentem em relação a aspetos do trabalho que são externos às tarefas ou ao trabalho em sim, como por exemplo, o salário. A escala Maslach Burnout Inventory - Human Services Survey avalia a síndrome de burnout dos profissionais em três dimensões: exaustão emocional, despersonalização e realização pessoal. A exaustão emocional é descrita com sentimentos de desgaste, cansaço, fadiga e esgotamento. A despersonalização é definida como uma resposta de distanciamento e indiferença em relação ao trabalho e/ou às pessoas que o recebem. A realização pessoal traduz-se numa autoavaliação positiva do próprio trabalho. Os dados foram sujeitos a uma análise estatística com recurso ao SPSS, considerando um nível de significância estatística de 0,05. Procedeu-se à análise descritiva das variáveis sociodemográficas e de caracterização da situação profissional; à análise da consistência interna das escalas em estudo através do cálculo do Alfa de Cronbach; à análise da normalidade das variáveis quantitativas através do teste de Kolmogorov-Smirnov; ao calculo da média, desvio-padrão, mínimo e máximo da pontuação total do MSQ, subescalas intrínseca e extrínseca e das dimensões do burnout exaustão emocional, despersonalização e realização pessoal; à analise da existência de correlações estatisticamente significativas com recurso aos coeficientes de correlação de Pearson e Spearman; e à análise da existência de diferenças estatisticamente significativas com recurso ao teste t para duas amostras independentes, ao teste de Mann-Whitney, e ao teste Kruskall-Wallis. Participaram 117 TSDT’s, correspondendo a cerca de 34% da população, maioritariamente do sexo feminino (72,6%) e com idades médias de 42,84 ± 9,75. 61,5% indivíduos encontram-se casados ou em união de facto; 76,1% possuem licenciatura; e 47,9% têm um contrato individual de trabalho sem termo. O tempo de serviço no CHUdSA e o tempo de exercício profissional variam entre 1 e 40 anos, sendo as médias de tempo de 15,81 ± 10,56 e de 19,53 ± 10,08, respetivamente. Os TSDT´s do CHUdSA apresentam níveis moderados de satisfação profissional (53,84±12,89), baixos de despersonalização (4,68±4,05), médios de exaustão emocional (21,79±12,48) e altos de realização pessoal (28,91±10,37). Os TSDT´s com menos idade (r=-0,19), menos tempo de exercício profissional (r=-0,20) e na base da carreira manifestam-se mais satisfeitos profissionalmente com os aspetos intrínsecos ao trabalho. Os contratados sem termo exibem-se mais satisfeitos com os aspetos extrínsecos. Já os funcionários públicos sentem-se mais realizados pessoalmente. A satisfação profissional está associada à menor idade e ao menor tempo de experiência profissional, podendo tal ser devido à pouca oportunidade destes profissionais de vivenciar outros empregos e ambientes de trabalho, não apresentando, desta forma, meio de comparação. Os TSDT´s encontram-se estagnados a nível de progressão profissional, daí a maioria da amostra (n=106) encontrar-se na base da carreira. Os profissionais manifestaram menos satisfação profissional com os especto extrínsecos da MSQ total, referindo-se maioritariamente à progressão profissional e ao salário. Os níveis de burnout variam de acordo com o tipo de vínculo, sendo os TSDT´s contratados por função pública (n=47) os que se encontram mais realizados pessoalmente devido à estabilidade do emprego. Os resultados do estudo indicam que, de um modo geral, os TSDT´s do CHUdSA encontram-se satisfeitos profissionalmente e apresentam baixos níveis de burnout. No entanto, é urgente a atualização das carreiras por parte da gestão hospitalar e a implementação de medidas de prevenção. Sugere-se a realização de mais estudos sobre a satisfação profissional e a síndrome de burnout na classe profissional dos TSDT´s onde se relacione a satisfação profissional e o burnout com variáveis de prevenção, como o engagement, a motivação e o coping.
- Graciosa Island’s Hybrid Energy System Expansion Scenarios: A Technical and Economic AnalysisPublication . Jesus, José; Nogueira, Teresa; Magano, JoséThe island of Graciosa in the Azores faces unique energy challenges due to its remote location and reliance on imported diesel fuel. As a result, a hybrid energy system has been implemented that combines wind and solar energy with energy storage and diesel generators. This article examines the expansion of the island’s hybrid energy system, by simulating four alternative scalable scenarios that take into account expected technological advances over the next 20 years, including technologies such as biomass and hydrogen. Homer Pro and PVSyst software were used for optimizing the design of the stand-alone hybrid renewable energy system, with the aim of achieving cost-effective configurations and optimizing production, storage, and power grid management. Four simulations were performed to evaluate the expansion scenarios, namely in terms of configurations, component sizing, and economic feasibility. The results show that the most balanced, cost-effective scenario is the one that combines all the energy sources considered: photovoltaic, wind, biomass, battery storage, and hydrogen. The originality of this study lies in the scenario comparison methodology used to evaluate the viability and expansion of a hybrid energy system using modern renewable energy production technologies adapted to the specific insular conditions of Graciosa Island, assessing the economic impact and taking into account the imperative of energy security. This paper provides valuable insights into the potential and challenges of hybrid energy systems on the island of Graciosa and is instrumental for projects alike in similar remote regions.
- Calibration and Modeling of the Semmes–Weinstein Monofilament for Diabetic Foot ManagementPublication . Martins, Pedro; Coelho, Luis; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesDiabetic foot is a serious complication that poses significant risks for diabetic patients. The resulting reduction in protective sensitivity in the plantar region requires early detection to prevent ulceration and ultimately amputation. The primary method employed for evaluating this sensitivity loss is the 10 gf Semmes–Weinstein monofilament test, commonly used as a first-line procedure. However, the lack of calibration in existing devices often introduces decision errors due to unreliable feedback. In this article, the mechanical behavior of a monofilament was analytically modeled, seeking to promote awareness of the impact of different factors on clinical decisions. Furthermore, a new device for the automation of the metrological evaluation of the monofilament is described. Specific testing methodologies, used for the proposed equipment, are also described, creating a solid base for the establishment of future calibration guidelines. The obtained results showed that the tested monofilaments had a very high error compared to the 10 gf declared by the manufacturers. To improve the precision and reliability of assessing the sensitivity loss, the frequent metrological calibration of the monofilament is crucial. The integration of automated verification, simulation capabilities, and precise measurements shows great promise for diabetic patients, reducing the likelihood of adverse outcomes.
- Fructose-Derived Carbon Dots as Selective Antitumor Agents in Breast Cancer Therapy: Synthesis, Characterization, and Biological EvaluationPublication . Magalhães, Sofia; Luís, Carla; Duarte, Abel J.; Adams, James DavidThis study explored a novel method using fructose-derived carbon dots (FCDs) for antitumor therapy in breast cancer (BC), marking a pioneering use of fructose as a carbon source for nanoparticle synthesis. BC, known for its complexity and heterogeneity, was chosen as a model due to its increasing mortality and incidence rates. The FCD synthesis involved the decomposition of fructose through microwave irradiation, followed by purification and characterization using techniques such as transmission electron microscopy, dynamic light scattering, fluorescence spectrophotometry, and Fourier-transform infrared spectroscopy. The FCDs, ranging in size from 2 to 6 nm, presented a hydrodynamic diameter below 2 nm, a spherical morphology, and a crystalline structure. As expected, FCDs were composed by carbon, oxygen, and hydrogen, and exhibited fluorescence with absorption and emission spectra at 405 nm and around 520 nm, respectively. Cell-based assays on breast epithelial and tumor cell lines demonstrated a dose-dependent response, with a decreased viability rate more pronounced in breast tumor cells. In conclusion, FCDs showed significant potential as selective antitumor agents for breast cancer therapy. The comprehensive characterization and cell-based assay evaluations provided valuable insights into the applications of these nanoparticles in breast cancer treatment, highlighting their selective toxicity and impact on tumor cells.
- An electrochemically synthesized molecularly imprinted polymer for highly selective detection of breast cancer biomarker CA 15-3: a promising point-of-care biosensorPublication . Oliveira, Daniela; Romaguera Barcelay, Yonny; Moreira, FelisminaIn this study, a molecularly imprinted polymer film (MIP) was prepared on the surface of a disposable carbon screen-printed electrode (C-SPE) using (3-acrylamidopropyl)trimethylammonium chloride (AMPTMA) as a functional monomer and the cancer biomarker carbohydrate antigen 15-3 (CA 15-3) as a template. The MIP was synthesized by in situ electropolymerization (ELP) of the AMPTMA monomer in the presence of the CA 15-3 protein on the C-SPE surface. The target was subsequently removed from the polymer matrix by the action of proteinase K, resulting in imprinted cavities with a high affinity for CA 15-3. Electrochemical techniques such as cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were used to characterize the different phases of the sensor assembly. Chemical and morphological analysis was performed using RAMAN and scanning electron microscopy (SEM). CA 15-3 was successfully detected in a wide working range from 0.001 U mL−1 to 100 U mL−1 with a correlation coefficient (R2) of 0.994 in 20 min. The MIP sensor showed minimal interference with other cancer proteins (CEA and CA 125). Overall, the developed device provides a rapid, sensitive, and cost-effective response in the detection of CA 15-3. Importantly, this comprehensive approach appears suitable for point-of-care (PoC) use, particularly in a clinical context.
- Adaptação de Laboratórios Remotos a Cenários de Ensino: Casos de Estudo com VISIR e RemotElectLabPublication . Fidalgo, André V.; Alves, Gustavo R.; Marques, Maria A.; Viegas, Maria C.; Costa-Lobo, Maria C.; Hernández-Jayo, Unai; García-Zubía, Javier; Gustavsson, Ingvar; Alves, Gustavo; Fidalgo, André; Marques, Maria Arcelina; Viegas, Clara; Costa Lobo, Cristina; Garcia-Zubia, JavierOs laboratórios remotos são uma ferramenta tecnológica e pedagógica com uso crescente em todos os níveis de educação, e sua utilização generalizada é uma parte importante do seu próprio aperfeiçoamento e evolução. Este artigo descreve vários problemas encontrados em aulas laboratoriais, em cursos de ensino superior, na utilização de laboratórios remotos baseados em sistemas PXI, utilizando o sistema VISIR ou uma solução alternativa. São identificados e explicados três problemas que foram relatados por professores que deram apoio aos estudantes na utilização dos laboratórios remotos. O primeiro problema prende-se com a necessidade de permitir aos alunos selecionar a localização específica onde um amperímetro deve ser inserido nos circuitos elétricos, mesmo que incorreta, replicando as dificuldades do mundo real. O segundo é causado por falhas de sincronismo quando são necessárias várias medições em intervalos curtos, como no ciclo de descarga de um condensador. E o último problema é provocado pelo uso de um multímetro em modo DC na leitura de grandezas em CA, um procedimento que colide com as definições do equipamento. Todos os cenários são apresentados e discutidos, incluindo a solução encontrada para cada caso. A conclusão que se retira do trabalho descrito é que a área de laboratórios remotos é um campo em expansão, onde a sua utilização prática permite o aperfeiçoamento e a evolução das soluções disponíveis, exigindo uma cooperação e partilha de informação entre todos os intervenientes, i.e. investigadores, professores e alunos.
- Graciosa Island’s Hybrid Energy System Expansion Scenarios: A Technical and Economic AnalysisPublication . Nogueira, Teresa; Jesus, José; Magano, JoséThe island of Graciosa in the Azores faces unique energy challenges due to its remote location and reliance on imported diesel fuel. As a result, a hybrid energy system has been implemented that combines wind and solar energy with energy storage and diesel generators. This article examines the expansion of the island’s hybrid energy system, by simulating four alternative scalable scenarios that take into account expected technological advances over the next 20 years, including technologies such as biomass and hydrogen. Homer Pro and PVSyst software were used for optimizing the design of the stand-alone hybrid renewable energy system, with the aim of achieving cost-effective configurations and optimizing production, storage, and power grid management. Four simulations were performed to evaluate the expansion scenarios, namely in terms of configurations, component sizing, and economic feasibility. The results show that the most balanced, cost-effective scenario is the one that combines all the energy sources considered: photovoltaic, wind, biomass, battery storage, and hydrogen. The originality of this study lies in the scenario comparison methodology used to evaluate the viability and expansion of a hybrid energy system using modern renewable energy production technologies adapted to the specific insular conditions of Graciosa Island, assessing the economic impact and taking into account the imperative of energy security. This paper provides valuable insights into the potential and challenges of hybrid energy systems on the island of Graciosa and is instrumental for projects alike in similar remote regions.