Modelagem e controle de uma incubadora neonatal

Este trabalho apresenta uma introdução sobre a história da neonatologia, a conceituação e a modelagem matemática do sistema térmico de uma incubadora neonatal, contendo a relação da mesma com um recém-nascido quanto a trocas térmicas, a partir da primeira lei da termodinâmica. É apresentado o método que foi utilizado para a linearização (Séries de Taylor) e os pontos de operação calculados para o sistema linear obtido no formato de espaço de estados, e a partir deste foi obtida uma representação em função de transferência. A partir da modelagem matemática do sistema, foi realizado um teste em malha aberta para verificar as características do mesmo, como estabilidade, constante de tempo e convergência para um valor final desejado, e como o sistema real opera em malha fechada, foi também realizado um teste com o sistema nesta configuração contendo um ganho unitário de malha. O comportamento do sistema não linear foi comparado ao do sistema linearizado através de suas curvas de resposta temporal a uma entrada degrau para a verificação da validade da representação linear, e após a sua validação, diagramas de bode foram gerados para diferentes parâmetros do modelo, para observar-se o efeito desta variação no comportamento dinâmico da planta, e foi percebido que o comportamento do modelo não é alterado de forma substancial para a variação dentro das faixas verificadas. Um controlador proporcional e integral (PI) foi então projetado para a eliminação do erro de regime permanente presente resposta temporal do sistema.. Testes sob diversas condições de operação foram realizados no sistema linear assim como as curvas de variação de temperatura foram obtidas com o controlador aplicado no modelo não linear, sendo os resultados considerados satisfatórios para este tipo de aplicação. Este trabalho foi realizado com o auxílio da ferramenta computacional Simulink do software Matalb®.

Metodologia de planejamento para inserção de geradores fotovoltaicos em redes elétricas isoladas e supridas por geradores a diesel

Fontes renováveis de energia baseadas na geração fotovoltaica (GFV) são alternativas energéticas promissoras para a complementação da geração elétrica convencional e centralizada, como usinas térmicas a diesel que suprem potência para redes elétricas isoladas em cidades e localidades remotas na Amazônia. A alocação e o dimensionamento de geradores para aplicação como geração distribuída (GD) é um problema desafiador, com implicações técnicas e econômicas, relacionadas ao planejamento, projeto e operação da rede e, particularmente, a GFV em função das condições ambientais, principalmente radiação solar e temperatura ambiente. Esta tese apresenta uma metodologia analítica para alocar e dimensionar a potência ativa de unidades de geração fotovoltaica, composta pelo gerador FV integrado ao inversor CC/CA (GDFV) para integração, de forma concentrada ou dispersa em redes isoladas de média tensão, e contempla o atendimento de múltiplos objetivos, melhoria do perfil de tensão da rede, redução das perdas ativas e redução da participação da geração a diesel, proporcionando redução no consumo de óleo diesel e, consequentemente, redução da poluição ambiental. A solução global do método proposto constitui um compromisso em relação a esses objetivos, apresentando ponderações diferenciadas para os mesmos, de acordo com prioridades estabelecidas no planejamento do sistema elétrico sob estudo. Para validação da metodologia proposta, foram modeladas e simuladas as redes de 33 e 69 barras do IEEE e um sistema elétrico isolado, cuja usina térmica a diesel supre alimentação para a cidade de Aveiro-PA, Região Amazônica, obtendo-se como resultados dessas simulações melhoria significativa no perfil de tensão, redução nas perdas ativas e na potência de geração a diesel, de acordo com indicadores técnicos que permitem a avaliação quantitativa da integração da GDFV na rede elétrica.

Projeto de um controlador Fuzzy Takagi-Sugeno para uma estação de tratamento de esgoto por lodos ativados

Este trabalho propõe o projeto de um controlador Fuzzy do tipo Takagi-Sugeno em uma estação de tratamento de esgoto por lodos ativados. Este tipo de tratamento ocorre na presença de oxigênio, pois microorganismos aeróbios presentes no licor misto irão proporcionar a remoção tanto da matéria carbonácea quanto nutrientes formados por compostos à base de nitrogênio. O controlador atua via mecanismo de aeração e foi projetado para interpolar os ganhos proporcionais e integrativos de três controladores fixos locais que, por sua vez, foram projetados a partir da linearização de um modelo contínuo de balanço de massa de oxigênio. O controlador auxiliará manter a concentração de oxigênio dissolvido desejável na faixa de operação do processo para que ocorra a nitrificação, reação química de oxiredução que transforma amônio em nitrito, que é fundamental para o sucesso do processo, e poderá também economizar energia elétrica utilizada pelo mecanismo de aeração. Os ensaios foram realizados via simulação computacional em quatro cenários idealizados comparando o desempenho do controlador fuzzy e o desempenho de um controlador fixo projetado em um ponto de operação diferente do qual se utilizou como valor de referência na planta. Ao aplicar um degrau no valor de referência estabelecido no cenário de análise, observou-se o tempo de subida, o tempo de acomodação e o erro em regime. Após os ensaios, observou-se que o desempenho do controlador fuzzy nos quesitos tempo de subida e tempo de acomodação em relação ao controlador fixo foi melhor, enquanto nos quesitos sobressinal e erro em regime foi semelhante. Após as análises, concluiu-se que a estratégia de controle escolhida neste trabalho é viável, pois de acordo com o valor auferido de oxigênio dissolvido na entrada da planta, o controlador fuzzy irá interpolar os ganhos proporcionais e integrativos de um controlador fixo projetado na vizinhança deste valor e assim, atuar de forma bastante satisfatória.

Estudo de propriedades estruturais e de piezeletricidade nos cristais de ADP e KDP puros e dopados com íons Ni2+ e Mn3+ com DMRX utilizando radiação síncrotron

A difração múltipla de raios-X utilizando radiação Síncrotron foi aplicada para o estudo de cátions de metais de transição Mn³⁺ e Ni²⁺ incorporados a rede cristalina do Fosfato de Amônio Monobásico (ADP) e Fosfato de Potássio Monobásico (KDP). Em todos os diagramas Renninger obtidos para as diferentes amostras e diferentes comprimentos de onda podemos observar que as posições angulares e o número de picos não sofrem alteração. Este fato nos diz que os parâmetros da célula unitária e a simetria do cristal são praticamente os mesmos, independentemente da incorporação de cátíons Mn³⁺ e Ni²⁺. Cálculos precisos dos parâmetros da célula unitária revelam que há expansão dos parâmetros de rede a = b e contração do parâmetro de rede c do cristal de ADP dopado com Ni²⁺ e Mn³⁺. Nas medidas com ambos os comprimentos de onda no ADP:Mn o digrama Renninger apresenta picos com perfis semelhantes aos perfis dos picos nos diagrama Renninger do cristal de ADP puro. Nenhum pico extra aparece no diagrama Renninger do cristal dopado. A partir dos diagramas resultantes das medidas no cristal de ADP:Ni pode-se observar claramente: (i) alguns picos que tinham um perfil assimétrico no diagrama do cristal de ADP puro apresentam perfis quase totalmente simétricos no diagrama do cristal dopado com Ni (nas medidas com comprimento de onda abaixo da borda de absorção do Ni) e, (ii) alguns picos sofrem uma forte inversão em seus perfis (nas medidas com comprimento de onda acima da borda de absorção do Ni), por exemplo, o pico (5-12)/(-112), que representa um caso de quatro feixes. Estes resultados indicam que o diagrama Renninger com radiação Síncrotron é uma sonda de alta resolução a serem utilizados na incorporação de impurezas na rede ADP. Além disso, investigamos os coeficientes piezelétricos dos cristais de ADP:Mn, KDP:Mn e KDP:Ni por difração de raios-X à temperatura ambiente. Os resultados das medidas das reflexões 440 e 066 permitiram a obtenção dos coeficientes d₃₆ e d₂₅. Nós observamos que estes coeficientes aumentaram com a dopagem dos íons Mn³⁺ e Ni²⁺ nos cristais de ADP e KDP.

Determinação automática da porosidade e zoneamento de perfis através da rede neural artificial competitiva

Duas das mais importantes atividades da interpretação de perfis para avaliação de reservatórios de hidrocarbonetos são o zoneamento do perfil (log zonation) e o cálculo da porosidade efetiva das rochas atravessadas pelo poço. O zoneamento é a interpretação visual do perfil para identificação das camadas reservatório e, consequentemente, dos seus limites verticais, ou seja, é a separação formal do perfil em rochas reservatório e rochas selante. Todo procedimento de zoneamento é realizado de forma manual, valendo-se do conhecimento geológico-geofísico e da experiência do intérprete, na avaliação visual dos padrões (características da curva do perfil representativa de um evento geológico) correspondentes a cada tipo litológico específico. O cálculo da porosidade efetiva combina tanto uma atividade visual, na identificação dos pontos representativos de uma particular rocha reservatório no perfil, como a escolha adequada da equação petrofísica que relaciona as propriedades físicas mensuradas da rocha com sua porosidade. A partir do conhecimento da porosidade, será estabelecido o volume eventualmente ocupado por hidrocarboneto. Esta atividade, essencial para a qualificação de reservatórios, requer muito do conhecimento e da experiência do intérprete de perfil para a efetiva avaliação da porosidade efetiva, ou seja, a porosidade da rocha reservatório, isenta do efeito da argila sobre a medida das propriedades físicas da mesma. Uma forma eficiente de automatizar estes procedimentos e auxiliar o geofísico de poço nestas atividades, que particularmente demandam grande dispêndio de tempo, é apresentado nesta dissertação, na forma de um novo perfil, derivado dos perfis tradicionais de porosidade, que apresenta diretamente o zoneamento. Pode-se destacar neste novo perfil as profundidades do topo e da base das rochas reservatório e das rochas selante, escalonado na forma de porosidade efetiva, denominado perfil de porosidade efetiva zoneado. A obtenção do perfil de porosidade efetiva zoneado é baseado no projeto e execução de várias arquiteturas de rede neural artificial, do tipo direta, com treinamento não supervisionado e contendo uma camada de neurônios artificiais, do tipo competitivo. Estas arquiteturas são projetadas de modo a simular o comportamento do intérprete de perfil, quando da utilização do gráfico densidade-neutrônico, para as situações de aplicabilidade do modelo arenito-folhelho. A aplicabilidade e limitações desta metodologia são avaliadas diretamente sobre dados reais, oriundos da bacia do Lago Maracaibo (Venezuela).

Sintonia de controlador fuzzy por algoritmo genético em sistema de nível de líquidos

O presente trabalho demonstra a aplicação de um Algoritmo Genético com o intuito de projetar um controlador Fuzzy MISO, através da sintonia de seus parâmetros, em um processo experimental de nivelamento de líquido em um tanque, cuja dinâmica apresenta características não-lineares. Para o projeto e sintonia do controlador, foi utilizado o suporte do software Matlab, e seus pacotes Simulink e Global Optimization Toolbox. O Controlador Fuzzy ora projetado teve seu desempenho avaliado através de ensaios em tempo real em um Sistema de Nível de Liquido.

Acionamento vetorial por controlador fuzzy modo deslizante de motor de indução

Este trabalho estuda a técnica de acionamento vetorial aplicado ao motor de indução trifásico (MIT), utilizando como estratégia de controle a combinação de controle fuzzy com controladores chaveados do tipo modo deslizante, em uma configuração aqui denominada de Controlador Fuzzy Modo Deslizante (FSMC – Do inglês: Fuzzy Sliding Mode Control). Um modelo dinâmico do MIT é desenvolvido em variáveis ‘d-q’ o que conduziu a um modelo eletromecânico em espaço de estados que exibe fortes não linearidades. A este modelo são aplicadas as condições de controle vetorial que permitem desacoplar o torque e o fluxo no MIT, de maneira que o seu comportamento dinâmico se assemelha àquele verificado em uma máquina de corrente contínua. Nesta condição, são implementados controladores do tipo proporcional e integral (PI) às malhas de controle de corrente e velocidade do motor, e são realizadas simulações computacionais para o rastreamento de velocidade e perturbação de carga, o que levam a resultados satisfatórios do ponto de vista dinâmico. Visando investigar o desempenho das estratégias não lineares nesta abordagem é apresentado o estudo da técnica de controle a estrutura chaveada do tipo modo deslizante. Um controlador modo deslizante convencional é implementado, onde se verifica que, a despeito do excelente desempenho dinâmico a ocorrência do fenômeno do “chettering” inviabiliza a aplicação desta estratégia em testes reais. Assim, é proposta a estratégia de controle FSMC, buscando associar o bom resultado dinâmico obtido com o controlador modo deslizante e a supressão do fenômeno do chettering, o que se atinge pela definição de uma camada de chaveamento do tipo Fuzzy. O controlador FSMC proposto é submetido aos mesmos testes computacionais que o controlador PI, conduzindo a resultados superiores a este último no transitório da resposta dinâmica, porém com a presença de erro em regime permanente. Para atacar este problema é implementada uma combinação Fuzzy das estratégias FSMC com a ação de controle PI, onde o primeiro busca atuar em regiões afastadas da superfície de chaveamento e o segundo busca introduzir o efeito da ação integral próximo à superfície. Os resultados obtidos mostram a viabilidade da estratégia em acionamento de velocidade variável que exigem elevado desempenho dinâmico.

An automatic methodology for obtaining optimum shape factors for the radial point interpolation method

In this letter, a methodology is proposed for automatically (and locally) obtaining the shape factor c for the Gaussian basis functions, for each support domain, in order to increase numerical precision and mainly to avoid matrix inversion impossibilities. The concept of calibration function is introduced, which is used for obtaining c. The methodology developed was applied for a 2-D numerical experiment, which results are compared to analytical solution. This comparison revels that the results associated to the developed methodology are very close to the analytical solution for the entire bandwidth of the excitation pulse. The proposed methodology is called in this work Local Shape Factor Calibration Method (LSFCM).

Degenerative joint disease in cattle and buffaloes in the Amazon region: a retrospective study

Foi realizado um estudo retrospectivo sobre os aspectos epidemiológicos e clínico-patológicos em bovinos e búfalos com doença articular degenerativa (DAD) no estado do Pará, Brasil. Durante os anos de 1999 a 2014 foram avaliados 11 bovinos e 24 bubalinos. Todos os animais atendidos com suspeita clínica de DAD foram submetidos a exame clínico do sistema locomotor. Foram necropsiados sete bovinos e oito bubalinos com sinais clínicos da enfermidade. Os sinais clínicos comuns observados em ambas as espécies foram claudicação crônica, andar rígido, alterações posturais, crepitações audíveis no membro acometido, decúbito prolongado, dificuldade para levantar, e emagrecimento progressivo. As lesões articulares evidenciadas na necropsia consistiram em irregularidade da superfície articular, presença de erosão na cartilagem articular e no tecido ósseo subjacente, proliferação de tecido ósseo periarticular com formação de osteófitos. Tanto nos bovinos como nos bubalinos as articulações mais acometidas foram as dos membros posteriores. Nos bubalinos, possivelmente o principal fator predisponente ao surgimento de DAD foi à deficiência de fósforo, ao contrário dos bovinos, nos quais os defeitos de conformação anatômica dos membros posteriores, traumas crônicos em virtude da atividade exercida, como a coleta de sêmen e a idade avançada, foram o que, possivelmente, contribuíram para surgimento da enfermidade.

Species richness and abundance of low-trunk herb epiphytes in relation to host tree size and bark type, Eastern Amazonia

A composição e estrutura da comunidade epifítica herbácea de fuste baixo, assim como sua distribuição vertical, foram estudadas. O DAP de hospedeiros arbóreos e o tipo de casca influenciam a riqueza e abundância dessas espécies em um trecho de floresta de terra firme na Amazônia Oriental (1º57’36"S 51º36’55"W). Foram identificadas, no total, 37 espécies herbáceas epifíticas, sendo 60% delas Araceae. A riqueza de espécies e a abundância de herbáceas epifíticas mostraram tendência de correlação positiva com o tamanho de hospedeiros arbóreos e nenhuma relação com o tipo de casca. Correlação positiva baixa pode ser um subproduto da predominância de árvores de menor diâmetro na amostragem em vez de refletir relação neutra. A ausência de relações com o tipo de casca deve ser parcialmente explicada pelo grande número de hemiepífitas secundárias, generalistas, e também refletir a ausência de substratos adequados em árvores de menor diâmetro.

Primary endemic Cryptococcosis gattii by molecular type VGII in the state of Pará, Brazil

In order to study the infectious agents causing human disseminated cryptococcosis in the state of Pará, North Brazil, 56 isolates of Cryptococcusspp. (54 isolated from cerebral spinal fluid and two from blood cultures) from 43 cases diagnosed between 2003-2007 were analysed. The species were determined through morphological and physiological tests and genotypes were determined by URA5-RFLP and PCR-fingerprinting (wild-type phage M13). The following species and genotypes were identified: Cryptococcus neoformans VNI (28/56, 50%), Cryptococcus gattii VGII (25/56, 44.64%) and C. gattii VGI (3/56, 5.26%). The genotype VNI occurred in 12 out of 14 HIV-positive adults, whereas the genotype VGII occurred in 11 out of 21 HIV-negative adults (p < 0.02, OR = 6.6 IC95% 0.98-56.0). All patients less than 12 years old were HIV negative and six cases were caused by the VGII genotype, one by the VGI and one by VNI. Therefore, endemic primary mycosis in HIV-negative individuals, including an unexpectedly high number of children, caused by the VGII genotype deserves further study and suggests the need for surveillance on cryptococcal infection in the state of Pará, Eastern Amazon.

O estágio supervisionado na licenciatura em matemática: possibilidades de colaboração

A presente dissertação é o resultado de uma investigação qualitativa que tem como objeto de estudo o Estágio Supervisionado na Licenciatura em Matemática. Foi desenvolvida junto ao Programa de Pós-graduação em Educação em Ciências e Matemáticas (PPGECM) do Núcleo de Pesquisa e Desenvolvimento da Educação Matemática e Científica (NPDEMC), da Universidade Federal do Pará (UFPA). A pesquisa busca discutir as possibilidades de desenvolvimento de práticas colaborativas nos estágio supervisionado em matemática, considerando as interações existentes entre a tríade licenciando/professor-formador/professor-escolar, concebendo o estágio como um elo de ligação entre a escola e a universidade. A investigação deu-se no período de maio a outubro de 2006, envolvendo três licenciandos de uma turma de Prática de Ensino/Estágio Supervisionado da Licenciatura Plena em Matemática da UFPA. Para analisar as possibilidades e limitações de constituição de práticas ou grupos colaborativos, dentro do Estágio Supervisionado em Matemática, buscando descrever a aproximação e contribuição entre o professor-formador, o licenciando e o professor-escolar, recorreu-se aos relatórios dos licenciandos e entrevistas semi-estruturadas realizadas com os professores-escolares e licenciandos. O referencial teórico está baseado em estudos e pesquisas de autores como Gonçalves (2000; 2006), Fiorentini (2004), Ferreira (2003), Garcia (1995), Gauthier et al (1998), Tardif (2002) e Pimenta e Lima (2004) dentro do contexto da formação de professores. Neste contexto pode-se contemplar possibilidades de produção e sistematização de conhecimentos, dando ênfase a um movimento que busque dar sentido àquilo que é produzido, tanto na escola, quanto na universidade, requerendo a criação e recriação dos saberes experienciais, mas almejando adentrar num coletivo de profissionais que discutam os problemas conjuntamente, inaugurando assim, a institucionalização de práticas, atitudes, crenças, que possibilitem a todos a compreensão do que sejam os saberes da ação pedagógica.

O aproveitamento de água de chuva para fins não potáveis na cidade universitária professor José da Silveira Netto - Belém/PA

A Amazônia brasileira detém cerca de 69% da água doce disponível no Brasil, quantidade que acaba criando a ilusão de que não falta e nem faltará água na região, assim, a grande oferta deste recurso se torna um problema quando se trata da Gestão e Planejamento dos Recursos Hídricos na Amazônia, em função do uso perdulário e a falta de conservação dos mananciais, agravado pelo lançamento de resíduos líquidos sem tratamento. Falar em programas de conservação de água na Amazônia algumas décadas atrás e ainda hoje, com menor intensidade, é de certa forma estranha, devido à grande quantidade de água disponível e a cultura da abundância. Porém, com as mudanças climáticas, ssociada à crise da água no século XXI e o crescimento da consciência ambiental, surgiu um novo paradigma para o uso da água. Assim, a presente pesquisa busca discutir a importância do aproveitamento de água de chuva para fins não potáveis, visto o potencial de aproveitamento, ao longo de todo ano, devido o alto índice pluviométrico presente na região amazônica, variando, em média, de 119,6mm no mês de novembro a 441,6mm no mês de março. Foi verificado o potencial de aproveitamento de água da chuva, a partir das áreas dos telhados de alguns prédios, localizados na Universidade Federal do Pará – UFPA, Campus Guamá, também conhecido como Cidade Universitária Professor José da Silveira Netto. Os métodos utilizados para o dimensionamento do reservatório foram os de Rippl e o Interativo, sendo a verificação da viabilidade econômica feita através dos métodos do Valor Presente Líquido - VPL e payback descontado. Como resultado, obteve-se através do método de Rippl um volume superior a 1000 m³, enquanto que, pelo método interativo foi de no máximo 75 m³. A viabilidade econômica apresentou-se fragilizada em função do tempo de retorno ser superior a vida útil do sistema de aproveitamento de água de chuva.