Estudo da topologia de motores de fluxo axial de excitação híbrida com foco na utilização em tração elétrica.

Os motores de corrente contínua convencionais são muito bem conhecidos pela sua robustez e pelo seu alto nível de controlabilidade, alem do fato de possibilitarem a operação na região de enfraquecimento de campo (modo motor), quando esta situação se fizer necessária. Por estas características, as máquinas de corrente contínua ainda são empregadas nos dias atuais em nichos específicos de utilização. Não obstante, a máquina c.c. apresenta algumas desvantagens, principalmente a intensiva e dispendiosa manutenção eletromecânica necessária para sua operação. Como opção de sanar este problema, surgiram na década de 60, as máquinas elétricas de corrente contínua sem escovas (brushless) com excitação por ímãs permanentes de fluxo trapezoidal. O problema destas máquinas se deve justamente a impossibilidade da variação de fluxo de excitação uma vez que são produzidos puramente pelos ímãs. Sendo assim, este trabalho tem como propósito, o estudo de topologias diferenciadas da máquina elétrica, através de um circuito magnético não convencional para aplicação e utilização em sistemas de tração elétrica para operação na região de enfraquecimento de campo através da variação do fluxo resultante no entreferro. Como objeto de estudo, foi focada a topologia de fluxo axial com excitação híbrida, ou seja, dupla excitação (excitação a ímãs permanentes e excitação elétrica). Para o projeto da topologia proposta, nesta tese, adicionalmente ao método analítico, foram realizadas simulações computacionais para a comparação e refinamento dos resultados das grandezas eletromagnéticas da máquina.

Mecanismos para determinação de rotas de proteção em redes MPLS-TP com topologia em malha.

As redes atuais de telecomunicações utilizam tecnologias de comutação de pacotes para integração de voz, dados, imagens e outros serviços. O tráfego nessas redes costuma ser feito por meio de tecnologias como o MPLS-TP e com regras heurísticas para a determinação dos melhores caminhos. O uso de boas regras afeta diretamente o desempenho e a segurança da operação. Este trabalho propõe o uso de simulação de baixo custo para prever o comportamento e avaliar regras de escolha de caminhos. Para isso, este trabalho avalia três métodos de seleção de caminhos de LSPs, combinados com duas heurísticas de recuperação, usados em redes MPLS-TP em malha com mecanismos de proteção em malha compartilhada. Os resultados das simulações medem o impacto dos métodos e heurísticas utilizados, demonstrando o quanto uma melhor seleção de caminhos pode contribuir para a redução do uso dos recursos da rede e do número máximo de LSPs afetados em caso de falhas na rede. Os resultados deste trabalho, bem como a técnica de análise proposta, almejam ser uma contribuição para a padronização de regras de seleção de LSPs em redes heterogêneas.

Desenvolvimento de célula Pockels na topologia reflexiva aplicada a TP óptico de alta tensão.

O trabalho aborda o estudo e o desenvolvimento de um interferômetro sensor de alta tensão, baseado em célula Pockels (modulador eletro-óptico) na topologia reflexiva (\"double pass\") e que é parte integrante de um Transformador de Potencial Óptico (TPO), que utiliza sistema interferométrico de luz branca (WLI-White Light Interferometry), que está sendo desenvolvido pelo grupo do Laboratório de Sensores Ópticos (LSO) do PEA-EPUSP, e é capaz de medir diretamente tensões presentes em sistema elétrico de potência (SEP) classe 69kVRMS. Para desenvolver o tema proposto foi feita uma revisão da literatura baseada em livros, artigos e teses para identificar topologias em moduladores eletro-ópticos transmissiva (\"single pass\") e reflexiva (\"double pass\") para definir o tipo de modulador mais adequado para a aplicação em questão. A partir dos estudos e implementações realizadas, verificou-se um enorme potencial para o desenvolvimento e aplicação da topologia \"double pass\" no sensor interferométrico da célula de alta tensão do TPO. A topologia mostrou-se vantajosa em relação aos protótipos dos TPOs desenvolvidos anteriormente, a partir de características tais como: a facilidade de recurso de alinhamento do feixe de luz, construção e reprodução relacionados ao cristal eletro-óptico, diminuição do número de componentes ópticos volumétricos e aumento da rigidez dielétrica da célula sensora. Simulações computacionais foram realizadas mediante a aplicação do método dos elementos finitos (MEF) que contribuíram para o auxílio do projeto da célula sensora, particularmente, para estimativa do valor da voltagem de meia onda, V?, parâmetro importante para o projeto do TPO. Um protótipo do TPO com célula sensora de alta tensão reflexiva foi implementado e testado no laboratório de alta tensão do IEEUSP a partir de ensaios com tensões nominais de 69kVrms a 60Hz e máxima de 140kVrms a 60 Hz. Como resultado deste trabalho, amplia-se o conhecimento e domínio das técnicas de construção de interferômetros sensores de alta tensão na topologia reflexiva aplicadas a TPOs.

Relações filogenéticas das espécies de Crenicichla Heckel, 1840 e Teleocichla Kullander, 1988 (Teleostei: Cichlidae)

São reconhecidos 90 nomes específicos válidos de Crenicichla e oito de Teleocichla. Juntos, os dois gêneros-alvo do presente estudo compreendem quase 1/5 da diversidade total de Cichlinae, subfamília neotropical de Cichlidae. Apesar das espécies de Crenicichla e Teleocichla formarem um clado bem corroborado através de filogenias baseadas tanto em dados morfológicos quanto em dados moleculares, as relações entre as suas espécies foram ainda pouco estudadas. Os dois estudos filogenéticos de Crenicichla conhecidos são parcialmente discordantes entre si e incorporaram apenas uma parcela da diversidade do grupo. Baseados apenas em dados moleculares, não foram acompanhados por um estudo de caracteres morfológicos que indicariam as sinapomorfias ou características diagnósticas para identificação dos grupos monofiléticos delimitados. No presente estudo, os principais objetivos consistem em testar o monofiletismo do grupo formado pelas espécies de Crenicichla e Teleocichla e identificar e definir unidades monofiléticas dentro desse grupo, com base na análise cladística de caracteres morfológicos. Como objetivo secundário, são testadas as recentes hipóteses de relações filogenéticas dessas espécies com as demais espécies de ciclídeos neotropicais. Foram incluídas todas as espécies válidas de Teleocichla e 54 espécies válidas de Crenicichla (60% das espécies válidas), além de uma espécie nova de Teleocichla e cinco prováveis espécies novas de Crenicichla. 20 representantes de diferentes linhagens de Cichlinae foram incluídos, totalizando 88 táxons terminais. As análises cladísticas foram realizadas a partir de uma matriz com 211 caracteres provenientes do estudo comparado de morfologia externa, incluindo padrões de colorido e osteologia. Além da análise com pesagens igualitárias, foram explorados também os resultados das análises com pesagem implícita utilizando diferentes valores da variável k e com pesagem sucessiva. A partir da comparação e discussão dos resultados obtidos a partir das diferentes análises, a topologia obtida através da análise com pesagem implícita utilizando o valor de k=3 foi escolhida para obtenção das inferências filogenéticas. Duas classificações alternativas foram discutidas e, a fim de minimizar mudanças nomenclaturais, aquela baseada no reconhecimento de subgêneros de Crenicichla correspondendo aos grupos monofiléticos encontrados foi preferida em detrimento da proposta baseada no reconhecimento de vários gêneros. Isso porque o posicionamento de Crenicichla macrophthalma (espécie-tipo de Crenicichla) continua sendo considerado instável. O gênero Crenicichla é corroborado como um grande clado formado por todas as espécies de Crenicichla e Teleocichla incluídas e é sustentado por 40 sinapomorfias não-ambíguas. Um complexo cenário foi encontrado quanto às relações entre as espécies de Crenicichla, com várias linhagens dentro desse grande grupo, assim como era previsto de acordo com estudos filogenéticos prévios. As relações entre essas linhagens, por outro lado, são ainda instáveis, podendo variar de acordo com os diferentes tipos de pesagem aplicados e apresentam algumas divergências em relação aos estudos prévios, que também divergem entre si. Teleocichla é um grupo monofilético dentro de Crenicichla e foi considerado como um de seus oito subgêneros. O subgênero Crenicichla é constituído apenas por Crenicichla macrophthalma. Os seis subgêneros restantes (Wallaciia, Batrachops, Hemeraia, Saxatilia, Lugubria e Lacustria) correspondem totalmente ou parcialmente a grupos de espécies de Crenicichla previamente existentes na literatura. Em Lacustria, quatro complexos de espécies foram delimitados: C. missioneira, C. scotti, C. jaguarensis e C. lacustris sensu stricto. Foram listadas as espécies nominais de cada subgênero e uma diagnose para auxiliar a identificação dos mesmos foi elaborada. Uma nova hipótese de relações de Crenicichla em Cichlinae é inferida a partir da análise realizada, na qual Crenicichla é grupo-irmão de um clado formado por Chaetobranchus flavescens e todos os representantes de Cichlasomatini e Geophagini incluídos

Avaliação de fatores virológicos associados ao desenvolvimento de carcinoma hepatocelular (CHC) em pacientes com hepatite B crônica

O objetivo principal deste estudo foi avaliar fatores virais associados com a evolução para o carcinoma hepatocelular (CHC) em pacientes com hepatite B crônica. Para tanto caracterizamos os subgenótipos do HBV, investigamos a ocorrência de mutações nos genes pré-core/core do HBV associadas à presença de CHC avaliamos por análise filogenética a associação de linhagens virais com a ocorrência de CHC e por fim a associação de outros fatores de risco com o desenvolvimento de CHC. Foram incluídos 119 amostras de soro de pacientes com infecção crônica pelo HBV, destas amostras 60 pertencem ao grupo 1 (CHC), que são pacientes com diagnóstico confirmado de carcinoma hepatocelular e 59 amostras pertencem ao grupo 2 (sem CHC) que são pacientes com hepatite crônica sem detecção prévia de nódulos hepáticos. Foram obtidas informações acerca da idade, sexo e naturalidade. Além disso, os pacientes responderam a um questionário sobre fatores de riscos associados ao desenvolvimento de CHC. Foram realizados exames bioquímicos, sorológicos, determinação da carga viral, e amplificação por nested PCR e sequenciamento das regiões S/polimerase e pré-core/core do genoma viral para posterior caracterização dos genótipos/subgenótipos do HBV e pesquisa de mutações associadas com evolução da doença hepática. Em relação à idade e sexo não houve grande variação entre os grupos. Quanto à naturalidade a maioria era procedente da região sudeste, seguido pela região nordeste; e por fim seis pacientes eram procedentes de outros países. Com base no sobrenome dos pacientes avaliou-se também a frequência de etnia oriental na casuística estudada, que foi similar nos 2 grupos. O perfil sorológico HBeAg negativo foi o mais frequente nos dois grupos de pacientes, assim como níveis de carga viral abaixo de 2.000 UI/mL. Em relação aos exames bioquímicos foram observadas diferenças estatisticamente significantes nos níveis séricos de AFP (p= 0,0013), FA (p= 0,0003) e GGT (p= 0,005). Dentre os fatores de risco analisados neste estudo, o consumo de amendoim foi o único que apresentou significância estatística (p= 0,003). A região S/pol foi amplificada e sequenciada com sucesso em 58 amostras (28 do grupo 1 e 30 do grupo 2). Entre as 58 amostras analisadas 4 genótipos e 8 subgenótipos do HBV foram identificados, sendo o subgenótipo A1 o mais frequente nos dois grupos. Não se observou diferença estatisticamente significante na distribuição dos subgenótipos entre os dois grupos de pacientes. Na topologia da árvore filogenética construída com sequências do HBV isoladas dos pacientes incluídos neste estudo e sequências disponíveis no GenBank não se observou padrões de agrupamento associados com o perfil clinico do paciente (com e sem CHC). Foram obtidas sequências de boa qualidade da região précore/ core em 44 amostras, sendo 20 amostras do grupo 1 e 24 do grupo 2. Diversas das mutações investigadas foram identificadas na região précore/ core, as quais foram avaliadas estatisticamente para verificar a existência de diferença na frequência das mesmas entre os grupos de pacientes estudados. Entre as mutações identificadas se destacaram com significância estatística as seguintes mutações: T1768A (p= 0,006), a combinação das mutações C1766T + T1768A (p= 0,043) e G1888H (p= 0,05). Na análise de regressão logística simples foi possível identificar que a chance de um paciente do grupo 2 desenvolver CHC aumenta 14,7 vezes na presença de infecção por cepas do HBV com a mutação T1768A, enquanto que a infecção com cepas do HBV que albergam a mutação G1888H reduz tal chance 2,5 vezes

Desenvolvimento de sistema automatizado de monitoramento de ambientes de produção animal, utilizando uma rede de sensores sem fio

As redes de sensores sem fio, aplicadas à automação do controle de ambientes representam um paradigma emergente da computação, onde múltiplos nós providos de sensores, sistemas computacionais autônomos e capacidade de comunicação sem fio, conformam uma rede cuja topologia altamente dinâmica permite adquirir informações sobre sistemas complexos sendo monitorados. Um dos fatores essenciais para obter um ganho na produtividade avícola é o controle da ambiência animal. Atualmente os métodos utilizados para o monitoramento e controle ambiental não podem considerar a grande quantidade de microambientes internos nos ambientes de produção animal e também requerem infraestruturas cabeadas complexas. Dentro desse contexto o objetivo deste trabalho foi desenvolver e testar um sistema automatizado de controle ambiental, através da utilização de sensores sem fio, que auxilie e proporcione maior segurança no controle de ambientes automatizados. O sistema monitora variáveis que influenciam na produtividade de aves, tais como temperatura e umidade e outras variáveis físico-químicas do aviário. A infraestrutura desenvolvida foi testada em um aviário experimental e resultou em um sistema seguro e com grande escalabilidade, que é capaz de controlar e monitorar o ambiente e ainda coletar e gravar dados. Foi utilizado o protocolo ZigBee® para gerenciar o fluxo de dados do sistema. Foram feitas análises da eficiência de comunicação do sistema no aviário, monitorando os pacotes de dados perdidos. Os testes demonstraram uma perda de dados de aproximadamente 2% dos pacotes enviados, demonstrando a eficiência das redes ZigBee® para gerenciar o fluxo de dados no interior do aviário. Desta forma, pode-se concluir que é possível e viável a implantação de uma rede ZigBee®, para automatizar ambientes de produção animal com coleta de dados em tempo real, utilizando um sistema integrado via internet, que compreende: instrumentação eletrônica, comunicação sem fio e engenharia de software\".

Modelos de mapas simpléticos para o movimento de deriva elétrica com efeitos de raio de Larmor finito

Mapas simpléticos têm sido amplamente utilizados para modelar o transporte caótico em plasmas e fluidos. Neste trabalho, propomos três tipos de mapas simpléticos que descrevem o movimento de deriva elétrica em plasmas magnetizados. Efeitos de raio de Larmor finito são incluídos em cada um dos mapas. No limite do raio de Larmor tendendo a zero, o mapa com frequência monotônica se reduz ao mapa de Chirikov-Taylor, e, nos casos com frequência não-monotônica, os mapas se reduzem ao mapa padrão não-twist. Mostramos como o raio de Larmor finito pode levar à supressão de caos, modificar a topologia do espaço de fases e a robustez de barreiras de transporte. Um método baseado na contagem dos tempos de recorrência é proposto para analisar a influência do raio de Larmor sobre os parâmetros críticos que definem a quebra de barreiras de transporte. Também estudamos um modelo para um sistema de partículas onde a deriva elétrica é descrita pelo mapa de frequência monotônica, e o raio de Larmor é uma variável aleatória que assume valores específicos para cada partícula do sistema. A função densidade de probabilidade para o raio de Larmor é obtida a partir da distribuição de Maxwell-Boltzmann, que caracteriza plasmas na condição de equilíbrio térmico. Um importante parâmetro neste modelo é a variável aleatória gama, definida pelo valor da função de Bessel de ordem zero avaliada no raio de Larmor da partícula. Resultados analíticos e numéricos descrevendo as principais propriedades estatísticas do parâmetro gama são apresentados. Tais resultados são então aplicados no estudo de duas medidas de transporte: a taxa de escape e a taxa de aprisionamento por ilhas de período um.

Topologias maximais com respeito a algumas famílias de subconjuntos

Seja (X; t) um espaço topológico e seja F a família de todos os subconjuntos de X que satisfazem uma propriedade topológica dada P (invariante por homeomorfismos). Se acrescentarmos abertos novos à topologia e se F\' é a família de todos os subconjuntos do novo espaço que satisfazem a propriedade P, podemos ter que F ≠ F\'. Se isto sempre acontece, dizemos que o espaço (X; t) é maximal com respeito à família F. Neste trabalho estudaremos os espaços topológicos maximais com respeito a algumas famílias de subconjuntos: discretos, compactos, densos, conexos e das sequências convergentes.

Estudo numérico do efeito de blocagem hidrodinâmica em um túnel de cavitação sobre o escoamento ao redor de um submarino.

O projeto de submarinos é um tema que vem se desenvolvendo há muitos anos. No Brasil, vivemos um momento de pleno avanço na área, sendo encabeçado pela Marinha do Brasil com o desenvolvimento do primeiro submarino de propulsão nuclear brasileiro. No decorrer desse projeto, diversos estudos devem ser desenvolvidos, dentre eles, ensaios com modelos em escala, que serão realizados em um túnel de cavitação. Durante estes experimentos, espera-se que surjam diversas fontes de incerteza, que podem comprometer os resultados obtidos, destacando-se o efeito de blocagem hidrodinâmica. Nesse contexto, esta dissertação apresenta uma investigação do fenômeno de blocagem no modelo de submarino DARPA SUBOFF na seção de testes de um túnel de cavitação. Para isso, simulações tridimensionais de média de Reynolds (RANS) foram realizadas para o modelo de submarino posicionado no túnel (sob blocagem) e sob condição de águas profundas (referência), para diferentes ângulos de ataque e número de Reynolds (Re) constante. Coeficientes de força e momento hidrodinâmicos foram obtidos e os métodos de correção de blocagem clássico e WICS foram empregados para obter fatores que pudessem corrigir esses valores. A eficiência de cada método foi avaliada comparando os valores corrigidos com os de referência. Os resultados mostraram que ambos métodos de correção são eficientes na recuperação de coeficientes de força e momento hidrodinâmicos para razões de blocagem inferiores a 10%, mas ressalvas são feitas quanto à utilização de cada um desses métodos, sendo o método clássico indicado para o estudo de geometrias simples e o método WICS para modelos mais complexos. Paralelamente, a topologia do escoamento ao redor do submarino foi estudada através do método dos pontos críticos, para avaliar se a blocagem hidrodinâmica pode causar alterações nas estruturas presentes no escoamento. A análise topológica permitiu avaliar a evolução nas estruturas do escoamento para os ângulos de ataque e Re simulados. Foram capturadas as linhas de separação no corpo e avaliada sua relação com a tensão de cisalhamento ao longo do casco. A blocagem hidrodinâmica não causou alterações drásticas na topologia do escoamento.

Real time optimization in chemical process: evaluation of strategies, improvements and industrial application.

The increasing economic competition drives the industry to implement tools that improve their processes efficiencies. The process automation is one of these tools, and the Real Time Optimization (RTO) is an automation methodology that considers economic aspects to update the process control in accordance with market prices and disturbances. Basically, RTO uses a steady-state phenomenological model to predict the process behavior, and then, optimizes an economic objective function subject to this model. Although largely implemented in industry, there is not a general agreement about the benefits of implementing RTO due to some limitations discussed in the present work: structural plant/model mismatch, identifiability issues and low frequency of set points update. Some alternative RTO approaches have been proposed in literature to handle the problem of structural plant/model mismatch. However, there is not a sensible comparison evaluating the scope and limitations of these RTO approaches under different aspects. For this reason, the classical two-step method is compared to more recently derivative-based methods (Modifier Adaptation, Integrated System Optimization and Parameter estimation, and Sufficient Conditions of Feasibility and Optimality) using a Monte Carlo methodology. The results of this comparison show that the classical RTO method is consistent, providing a model flexible enough to represent the process topology, a parameter estimation method appropriate to handle measurement noise characteristics and a method to improve the sample information quality. At each iteration, the RTO methodology updates some key parameter of the model, where it is possible to observe identifiability issues caused by lack of measurements and measurement noise, resulting in bad prediction ability. Therefore, four different parameter estimation approaches (Rotational Discrimination, Automatic Selection and Parameter estimation, Reparametrization via Differential Geometry and classical nonlinear Least Square) are evaluated with respect to their prediction accuracy, robustness and speed. The results show that the Rotational Discrimination method is the most suitable to be implemented in a RTO framework, since it requires less a priori information, it is simple to be implemented and avoid the overfitting caused by the Least Square method. The third RTO drawback discussed in the present thesis is the low frequency of set points update, this problem increases the period in which the process operates at suboptimum conditions. An alternative to handle this problem is proposed in this thesis, by integrating the classic RTO and Self-Optimizing control (SOC) using a new Model Predictive Control strategy. The new approach demonstrates that it is possible to reduce the problem of low frequency of set points updates, improving the economic performance. Finally, the practical aspects of the RTO implementation are carried out in an industrial case study, a Vapor Recompression Distillation (VRD) process located in Paulínea refinery from Petrobras. The conclusions of this study suggest that the model parameters are successfully estimated by the Rotational Discrimination method; the RTO is able to improve the process profit in about 3%, equivalent to 2 million dollars per year; and the integration of SOC and RTO may be an interesting control alternative for the VRD process.

Modelagem e simulação de redes em chip sem fio.

O paradigma das redes em chip (NoCs) surgiu a fim de permitir alto grau de integração entre vários núcleos de sistemas em chip (SoCs), cuja comunicação é tradicionalmente baseada em barramentos. As NoCs são definidas como uma estrutura de switches e canais ponto a ponto que interconectam núcleos de propriedades intelectuais (IPs) de um SoC, provendo uma plataforma de comunicação entre os mesmos. As redes em chip sem fio (WiNoCs) são uma abordagem evolucionária do conceito de rede em chip (NoC), a qual possibilita a adoção dos mecanismos de roteamento das NoCs com o uso de tecnologias sem fio, propondo a otimização dos fluxos de tráfego, a redução de conectores e a atuação em conjunto com as NoCs tradicionais, reduzindo a carga nos barramentos. O uso do roteamento dinâmico dentro das redes em chip sem fio permite o desligamento seletivo de partes do hardware, o que reduz a energia consumida. Contudo, a escolha de onde empregar um link sem fio em uma NoC é uma tarefa complexa, dado que os nós são pontes de tráfego os quais não podem ser desligados sem potencialmente quebrar uma rota preestabelecida. Além de fornecer uma visão sobre as arquiteturas de NoCs e do estado da arte do paradigma emergente de WiNoC, este trabalho também propõe um método de avaliação baseado no já consolidado simulador ns-2, cujo objetivo é testar cenários híbridos de NoC e WiNoC. A partir desta abordagem é possível avaliar diferentes parâmetros das WiNoCs associados a aspectos de roteamento, aplicação e número de nós envolvidos em redes hierárquicas. Por meio da análise de tais simulações também é possível investigar qual estratégia de roteamento é mais recomendada para um determinado cenário de utilização, o que é relevante ao se escolher a disposição espacial dos nós em uma NoC. Os experimentos realizados são o estudo da dinâmica de funcionamento dos protocolos ad hoc de roteamento sem fio em uma topologia hierárquica de WiNoC, seguido da análise de tamanho da rede e dos padrões de tráfego na WiNoC.