Desenvolvimento de um modelo computacional para simulação de limitadores de corrente supercondutores indutivos

As redes do sistema de energia elétrica formam uma infraestrutura determinante para a qualidade da energia fornecida. À medida que os níveis de falha de corrente aumentam, surge um risco crescente de que tais falhas excedam a capacidade de proteção dos dispositivos energéticos, expondo as redes a danos muito dispendiosos. A tecnologia dos materiais supercondutores de alta temperatura possibilitou a criação de uma nova gama de limitadores de corrente, cujas características são consideravelmente vantajosas face aos dispositivos convencionais. Apesar da necessidade de um sistema criogénico, estes dispositivos operam de forma passiva, limitando eficazmente os picos de corrente e sem a interrupção do fornecimento de energia. Com este trabalho pretende-se desenvolver um modelo computacional, em Simulink, adequado à simulação de limitadores de corrente supercondutores do tipo indutivo (LCSi) de blindagem magnética, que possam ser utilizados na simulação de diferentes tipos de redes (com distintas cargas e fontes).

Simulação de estruturas meandriformes por objectos e estatísticas multiponto e avaliação da porosidade – aplicação a reservatórios siliciclásticos

Neste trabalho apresenta-se uma metodologia destinada a simular a morfologia e a porosidade de canais de areia em reservatórios fluviais. Como informação de partida utilizam-se um ou vários canais de areia de treino, em estrutura vectorial, que sejam representativos do reservatório, e leis de distribuição das dimensões largura e profundidade dos canais. Para a simulação da morfologia dos canais de areia, são calculados os ângulos azimutais de todos os segmentos de recta das linhas poligonais que constituem os canais de treino, a que se segue a codificação em classes de azimute e a determinação de estatísticas multiponto destas classes. Seguidamente, faz-se a simulação estocástica dos novos canais no volume do reservatório, ou seja, são geradas novas linhas poligonais condicionadas às estatísticas multiponto, a que se associam as dimensões largura e profundidade. Este algoritmo multiponto é muito eficiente, porque é a 1D, e contorna a problemática da variável azimute ser do tipo circular. A avaliação da porosidade é feita em simultâneo na conversão do modelo vectorial da morfologia dos canais de areia para o modelo matricial da malha de blocos do reservatório. Para cada bloco reservatório é contabilizada a proporção de não canal / canal e das fácies conforme um modelo conceptual de zonamento na secção do canal. A estimativa da porosidade média de cada bloco do reservatório é obtida pela soma do produto da proporção de cada fácies pela respectiva porosidade de referência. Para ilustrar as potencialidades da metodologia proposta apresenta-se um caso de estudo com dados sintéticos. De acordo com critérios geológicos e estratigráficos, consideraram-se quatro fácies na secção do canal que são discriminadas lateralmente e em profundidade por valores de referência de porosidade. O algoritmo de simulação morfológica capturou adequadamente a morfologia das imagens de treino e gerou várias imagens equiprováveis que depois foram convertidas em porosidade.

Simulação de uma linha de produção com elevada variabilidade: uma abordagem Teoria das Restrições/DBR

A exigente corrida pela satisfação do cliente conduziu as organizações a uma generalizada aplicação de metodologias de melhoria contínua. Não obstante, frequentemente as expectativas não são correspondidas, levando ao insucesso destas aplicações. Para solucionar o problema vários autores defendem uma integração entre a Teoria das Restrições, Lean e Seis Sigma, denominada TLS. Ao invés de atacar, simultaneamente, todos os problemas do sistema, as equipas de melhoria devem focar-se nos elementos que impedem a organização de atingir o seu propósito. Nesta integração a Teoria das Restrições fornece o foco na restrição, ao passo que o Lean e Seis Sigma facultam as ferramentas necessárias à implementação da melhoria, através da redução de desperdícios e variação nos pontos de alavancagem do sistema. Na sua aplicação aos sistemas produtivos, o Drum-Buffer-Rope (DBR) é um mecanismo fundamental para lidar com a variabilidade e potenciar o Throughput do sistema. A presente dissertação é baseada na linha de produção da Fábrica de Transformadores Siemens do Sabugo. Recorreu-se à simulação para construir um modelo da linha de produção, identificar as restrições do sistema, verificar o impacto que a variabilidade tem no mesmo, dimensionar os seus recursos e simular as potenciais melhorias da aplicação do DBR. Para obter uma representação fiel do sistema real foi imprescindível observar o sistema, recolher dados correspondentes ao input no modelo e desenvolver uma análise criteriosa dos mesmos. Em linhas com elevada variabilidade decorrente de uma produção por encomenda, a análise do input ganha maior importância. Para tal foi proposta uma metodologia recorrendo a métodos de inferência estatística. Os resultados do estudo indicam as melhorias obtidas com a introdução do DBR na linha de produção e validam a simulação como poderosa ferramenta no apoio à tomada de decisão.

Simulação de comportamento de fogo em zonas florestais no alentejo central : comparação de modelos de combustível

Anualmente os incêndios florestais causam prejuízos por territórios por todo o mundo. Nas últimas décadas, estudos sobre o comportamento do fogo e avanços em tecnologias SIG, deram origem a modelos matemáticos de previsão e à sua inserção em sistemas informáticos de simulação de comportamento e propagação de fogo. A utilização destes necessita da caracterização das variáveis que determinam o comportamento do fogo: variáveis topográficas, condições meteorológicas e combustível vegetal. A vegetação assume-se como a única variável que pode ser controlada através de medidas de gestão e a mais estudada por todo o mundo. A sua caracterização é geralmente efetuada através de modelos de combustível, que consiste num conjunto de propriedades quantificáveis utilizadas nos modelos de comportamento do fogo. Através da utilização do simulador FARSITE, foi efetuada a simulação de comportamento de fogo em áreas de ocorrência de incêndios florestais localizadas na região do Alentejo Central, Portugal, recorrendo a diversos conjuntos de modelos de combustível para caracterizar a vegetação. Os resultados evidenciam, no geral, um maior rigor dos modelos de combustível customizados na caracterização da vegetação da área de estudo.

Simulação e otimização da coluna de vácuo II da refinaria de Sines

O trabalho realizado foi desenvolvido no âmbito de um estágio curricular de seis meses realizado na Refinaria de Sines da Galp Energia. O principal objetivo foi a otimização da maior coluna de destilação de vácuo existente, uma vez que com o início do funcionamento de novas unidades, como é o caso do Hydrocraker, a produção de gasóleo de vácuo na Refinaria não é suficiente para assegurar a carga das unidades sendo necessário importar, diminuindo assim as margens das unidades. Foi implementada a simulação da coluna de destilação de vácuo II em ASPEN PLUS® para o caso de design, usando as condições de operação que o licenciador usou nas suas simulações para o re-vamping da unidade. Posteriormente foi efetuada a implementação para o caso de Test Run, em que são verificadas as produções projetadas para a coluna, e foram implementados na coluna 4 casos de operação real, onde foram recolhidos os dados de operação e comparadas as características dos produtos simulados com os resultados obtidos nos ensaios das amostras efetuados pelo Laboratório. No caso de design verifica-se que o modelo representa de forma aceitável as características dos pro-dutos extraídos. Tanto para o caso de Test Run como para os casos reais verifica-se que o modelo representa, na maioria dos casos, as características do destilado e do HVGO nas partes finais das destilações destes produtos, enquanto que o modelo representa as características do LVGO na fase inicial da destilação. Para otimização da coluna de vácuo verificou-se que os parâmetros com maior influência na produção de gasóleo de vácuo são a temperatura da zona de flash da coluna e o caudal de vapor de stripping introduzido no fundo da coluna.

Ferramenta de simulação para robô industrial

Actualmente, os meios de produção industrial estão em constante desenvolvimento, de forma a corresponderem a um mercado cada vez mais globalizado, caracterizado por uma forte competição, uma pressão na redução de custos, e a existência de produtos e serviços personalizados. Entretanto, ao nível de equipamento de robótica, também se tem notado esta pressão por parte do mercado, exigindo-se equipamento com uma complexidade crescente, tanto ao nível da sua morfologia, do seu controlo e da sua utilização. Ao nível da sua utilização, tornou-se então necessário adoptar abordagens que permitam um maior controlo quanto a falhas de manuseamento e respectiva modelação destes robôs. Uma destas abordagens é a simulação. A simulação é uma das áreas com maior crescimento a nível tecnológico, sendo utilizada em várias áreas de tecnologia e informação devido à sua capacidade de adaptação, tornando-se numa área bastante dinâmica e flexível. Dentro dum contexto de robôs industriais, as aplicações mais típicas consistem na programação “offline” de robôs e na aprendizagem de robótica, tendo como objectivo estudar e analisar os comportamentos de determinados sistemas, com o intuito de reduzir a necessidade de intervenção humana em tarefas repetitivas, perigosas e dispendiosas. Além disso, a simulação está também presente na computação informática nas salas de aulas, por forma a auxiliar o professor. Foi então idealizado um sistema de simulação capaz de imitar um robô industrial em que os alunos terão que conseguir controlar, para que os vários testes sejam primeiramente implementados no simulador, diminuindo assim, o risco de causar acidentes no seu congênere real durante a fase de testes. O sistema consiste numa interface em que possibilita ao utilizador fazer um controlo manual do robô simulado, assim como ser capaz de o controlar por comandos requisitados por uma aplicação exterior através de serviços WEB, permitindo assim, a simulação de vários testes no robô industrial em causa.

Reservatórios turbidíticos – simulação da morfologia por estatísticas multiponto e avaliação das propriedades petrofísicas

Esta dissertação apresenta uma metodologia original para simular a morfologia e as propriedades petrofísicas de reservatórios de hidrocarbonetos em sistemas de canais turbidíticos. Estes sistemas são constituídos por complexos, ou seja, conjuntos de canais de arquitetura meandriforme, e são considerados importantes alvos para a indústria petrolífera. A simulação da morfologia divide-se em duas partes, primeiramente é simulada a trajetória do complexo e depois são simuladas as trajetórias dos canais propriamente ditos condicionadas à trajetória do complexo. O algoritmo de simulação utiliza as classes de ângulos azimutais de linhas poligonais de treino como uma variável aleatória. As trajetórias são simuladas também como linhas poligonais, condicionais a estatísticas multiponto das trajetórias de treino e a pontos de controlo. As estatísticas multiponto são organizadas em árvore, que guarda sequências de classes de orientação que ocorrem na trajetória de treino e as respetivas probabilidades de ocorrência. Para avaliar as propriedades petrofísicas, o modelo morfológico das trajetórias é convertido para uma malha de blocos de alta resolução, identificando-se, em cada bloco, a fácies preponderante de acordo com um modelo conceptual de zonamento da secção dos canais. A conversão prioriza os canais mais recentes (do topo) sobre os mais antigos (da base). A cada fácies é associada uma lei de distribuição da porosidade e permeabilidade, assim são geradas imagens destas propriedades petrofísicas por Simulação Sequencial Direta com histogramas locais. Finalmente, o número de blocos da malha é reduzido por upscaling e as simulações são ordenadas para poderem ser utilizadas nos simuladores de fluxo. Para ilustrar a metodologia, utilizaram-se imagens de sísmica 3D de um reservatório turbidítico na Bacia do Baixo Congo para extrair leis de distribuição das dimensões dos canais e trajetórias de treino. Os resultados representam corretamente a arquitetura complexa destes sistemas.

Dispersão de gases poluentes na área de Sines

Tese de doutoramento

Desenvolvimento de ambiente para a caracterização automática de PLLs

No presente trabalho é desenvolvido um ambiente para geração automática de modelos dos diversos elementos constituintes dos PLLs. Para tal, é apresentado um estudo dos conceitos associados ao funcionamento de PLLs bem como do funcionamento de blocos integrantes. São também alvo de estudo, diversas topologias para os diferentes blocos dos PLLs. Após a descrição dos elementos dos PLLs, são desenvolvidos modelos comportamentais que permitem caracterizar de forma simples e precisa os referidos elementos, tornando possível a simulação a nível comportamental dos PLLs. A validação dos modelos desenvolvidos é realizada por ligação ao simulador Hspice. São apresentados três exemplos que ilustram a concordância entre os resultados obtidos com os modelos propostos e os obtidos por simulação.

Modelação de um sistema de alarme sísmico para a Peninsula Ibérica

Modelou-se um Sistema de Alarme Sísmico para a Península Ibérica que, em função da situação sísmica dada, permite determinar o Grau de Alarme Sísmico, para uma região, durante um determinado horizonte temporal.Utilizaram-se dois precursores sísmicos: • as condições iniciais do modelo de simulação utilizado para gerar o processo de ocorrências sísmicas na Península Ibérica, que corresponde ao passado sísmico recente; • a Sismicidade Local, ou seja o número de ocorrências sísmicas de qualquermagnitude, registadas na região em estudo, durante um período de tempo. Com base na Teoria dos Conjuntos Vagos, determinou-se o grau de alarme relativo a cada um dos precursores utilizados. A média pesada dos valores de grau de alarme origina o Grau deAlarme Sísmico. Os ‘pesos’ envolvidos nessa média foram obtidos com recurso à metodologia AHP, tomando como critérios, as percentagens de sismos previstos (ou de falhas), falsos alarmes e tempo de alarme.O Sistema desenvolvido foi calibrado com base em 12 situações sísmicas reais ocorridas naPenínsula Ibérica.

Contribuição para o estudo dos efeitos de descargas orgânicas em peixes

O principal objectivo deste trabalho foi avaliar os efeitos resultantes de diferentes tipos de descargas orgânicas, em frentes de descarga e instantâneas, na espécie Danio rerio, um peixe de água doce geralmente utilizado para avaliações de toxicidade. Para a simulação das descargas, utilizou-se um efluente sintético, que reproduz, aproximadamente, a composição de uma água residual doméstica, e um canal hidráulico laboratorial. Determinou-se a CL50, através de testes semi-estáticos, sob condições laboratoriais controladas, ao longo de 96 horas, tendo-se obtido o valor de 309 mg O2.L-1 (CQO). Para além de ensaios de dispersão de um corante no canal hidráulico, para melhor percepção do avanço de uma descarga, efectuaram-se ensaios simulando frentes de descarga e descargas instantâneas. Estes ensaios foram realizados com o efluente sintético, em diferentes condições, observando-se a evolução de concentrações no canal e relacionando-as com o comportamento do peixe referido na presença do agente poluente. Os resultados permitem concluir, através do comportamento observado dos peixes, que a intensidade de resposta, por afastamento ao contacto com a descarga orgânica, varia directamente com a concentração desta no meio, tendo sido possível obter curvas aproximadas para descrição daquela resposta. Assim, tendo-se constatado que para baixas concentrações a resposta é pouco acentuada, pode inferir-se do risco que lhe poderá estar associado, levando os peixes a permanecerem em situações de contaminação potencial com eventuais efeitos acumulativos.

Técnicas de codificação/recepção para sistemas de comunicação com espalhamento espectral

Com o advento dos sistemas de comunicação baseados em técnicas de espalhamento espectral, entre os quais se destacam o UMTS e redes sem fios baseadas nas normas 802.11b/g ou 802.16, os requisitos de qualidade vieram incrementados, com consequentes implicações nas técnicas de codificação/desmapeamento adoptadas (turbo códigos no UMTS e 802.16). No contexto dos sistemas baseados em técnicas de espalhamento espectral, são analisados os efeitos da utilização de sequências de espalhamento PN, dando ênfase a aspectos como: Adequação do comprimento face a um cenário multi-percurso e comparação com as técnicas de entrelaçamento usuais; Análise e identificação das sequências mais apropriadas na presença de múltiplos utilizadores; Impacto no desenho de estruturas de recepção apropriadas (nomeadamente estruturas baseadas no receptor RAKE); Associação de técnicas de modulação e codificação adequadas a este tipo de sistemas. Pretendeu-se avaliar o impacto de diferentes técnicas de combinação ao nível do receptor, na presença de um canal dispersivo na frequência. Neste contexto, foram utilizadas técnicas de codificação abrangendo concatenações paralelas, baseadas em códigos constituintes simples, e por sua vez associadas a sequências de espalhamento reais e complexas. No âmbito das técnicas de codificação, são analisados códigos resultantes de concatenações em paralelo, nomeadamente turbo códigos, bem como outros tipos de concatenações derivadas destas com elevada eficiência espectral, como modelações MQAM. Incluem-se resultados numéricos, obtidos por simulação, via método de Monte-Carlo

Modelo matemático de mortalidade de bactérias coliformes em águas costeiras

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Ecologia, Gestão e Modelação de Recursos Marinhos

Aceleração GPU da animação de superfícies deformáveis

Dissertação de Mestrado em Engenharia Informática