Controle automático de adição de AlF3 em cubas de redução de alumínio, usando lógica fuzzy

Este trabalho descreve um sistema de análise de dados com a finalidade de gerar um sistema de controle utilizando técnica inteligente para adição de fluoreto de alumínio (AlF3) em fornos de redução de alumínio. O projeto baseia-se nos conceitos de lógica fuzzy, nos quais o conhecimento acumulado pelo especialista do processo é traduzido de maneira qualitativa em um conjunto de regras linguísticas do tipo SE ENTÃO. A utilização desta técnica inteligente para o controle de adição de fluoreto busca representar explicitamente um conhecimento qualitativo, detido pelos operadores de cubas eletrolíticas. Devido o sistema convencional não contemplar as variações dos fenômenos que envolvem a dinâmica do processo, um controlador fuzzy foi implmentado no sistema real para tomadas de decisões, utilizando o modelo mínimo de Mandani. Baseado neste modelo, as variáveis de processo para a entrada do sistema fuzzy, tais como temperatura de banho e percentual de fluoreto foram manipuladas para estimar a tendência de subida e descida, respectivamente, através do método mínimos quadrados(MMQ). O controlador fuzzy é aplicado para calcular a quantidade de fluoreto de alumínio (AlF3) a ser adicionado na cuba eletrolítica de forma automática sem a necessidade da intervenção do especialista do processo. A motivação para o uso de um sistema de controle fuzzy se deve ao fato de não se ter disponível um modelo dinâmico do processo de adição do fluoreto na cuba eletrolítica. Esta falta de modelagem se deve ao fato de grande complexidade dos fenômenos envolvidos em uma cuba que são processos termodinâmicos e eletromagnéticos acoplados.

Proposta de gerenciamento operacional para a Estação de Tratamento de Esgoto: estudo da ETE Sideral, Belém-PA

No presente trabalho é proposto gerenciamento operacional da Estação de Tratamento de Esgoto Sideral, município de Belém, estado do Pará. Para isso, foi utilizado método de gerenciamento denominado gerenciamento da rotina que objetiva gerenciar um processo principal, por meio da definição de fluxogramas, onde são determinadas atividades e itens de controle, que organizam o processo. No trabalho são analisadas: as condições físicas das unidades e a suas influências no tratamento proposto em proposto; a forma de gerenciamento atual da ETE, para então ser elaborada a proposta de gerenciamento operacional. A proposta definiu o processo principal, o tratamento de esgoto, seus subprocessos, os tratamentos preliminar e secundário, para os quais foram definidas atividades operacionais como, limpeza das unidades, monitoramentos laboratorial e operacional e itens de controle, como planilhas de dados. Também foi proposta a elaboração de sistema de controle da dados e informações para ETE, bem como a rotina de decisões gerenciais e de operação para a ETE Sideral.

Provendo soluções de comunicação em ambientes industriais inóspitos via PLC - um estudo de caso aplicado a uma empilhadeira de bauxita da refinaria da Alunorte

Este trabalho tem como principal objetivo fazer um estudo sobre um sistema comunicação de dados, utilizando-se a rede elétrica existente entre equipamentos, como meio físico em um ambiente industrial inóspito. Nesse caso, foi implementado um piloto em uma refinaria de alumina, localizada em Barcarena no estado do Pará, em uma máquina móvel de empilhamento de bauxita, que possuía um sistema de comunicação de dados via rádio, no qual ocorriam muitas falhas de comunicação devido às interferências eletromagnéticas, RFI, etc. prejudicando o processo de produção da refinaria. Como alternativa, apresentar-se-á uma tecnologia menos susceptível a problema da interferência que permite melhorar o desempenho do sistema de comunicação entre equipamentos. Trata-se da tecnologia PLC - Power Line Communication- que é full-duplex e utiliza modulação OFDM, o que reduz o efeito indesejável de interferências. Na conclusão, foram feitos comentários pertinentes aos resultados obtidos e os esperados acerca da confiabilidade da tecnologia, bem como sua utilização para futuras aplicações, nas diversas áreas onde a mesma pode ser utilizada.

Análise e desempenho de tráfego triple play em redes PLC de baixa tensão

Este trabalho faz uma análise de desempenho de aplicações triple play através da tecnologia Power Line Communication, fazendo uma abordagem direcionada para qualidade de serviço e qualidade de experiência. Apresenta resultados obtidos em cenários residenciais onde o uso desta tecnologia como última milha mostra-se uma solução passível de implementação diante dos testes realizados com transmissões de chamadas VoIP, transmissões de vídeo em alta definição e dados. O conceito de rede doméstica, interligando todos os pontos de uma casa, vem representando um novo rumo na definição de um padrão global, no qual a transmissão de dados por meio da fiação elétrica será uma das tecnologias empregadas e de maior destaque. Também será mostrado o desempenho das métricas avaliadas como jitter, largura de banda, perda de pacotes, PSNR, MOS, VQM, SSIM e suas correlações.

Amplificador para registro de potenciais corticais

Vários órgãos do corpo humano manifestam suas funções por meio de atividades elétricas. A medição desses e de outros biopotenciais pode fornecer indícios importantes que permitem o estudo do funcionamento real dos órgãos. Tais medições não constituem tarefa simples porque envolvem aquisição de dados de sinais cujas amplitudes podem ser na faixa entre 1 μV e 10 mV e também porque, no ambiente em que são feitos esses registros, estão presentes diversos tipos de sinais interferentes que causam degradação da relação sinal/ruído. Logo, o projeto do condicionador de biopotencial deve ser cercado de cuidados para que o circuito final reúna as melhores características de desempenho. Neste trabalho apresenta-se um estudo da origem dos biopotenciais, suas características, os circuitos utilizados para ganho e filtragem do sinal, além das interferências presentes nos sistemas de medições e alguns circuitos para redução desses sinais. É desenvolvido então, um condicionador para registro de biopotenciais corticais com blocos de filtragem e ganho do sinal em até 40 000. Os testes com o condicionador foram realizados registrando o potencial cortical provocado visual e o eletroencefalograma, e nos resultados experimentais é possível observar um desempenho satisfatório do equipamento.

Migração (2,5-D) com amplitudes verdadeiras em meios com gradiente constante de velocidade

A migração com amplitudes verdadeiras de dados de reflexão sísmica, em profundidade ou em tempo, possibilita que seja obtida uma medida dos coeficientes de reflexão dos chamados eventos de reflexão primária. Estes eventos são constituídos, por exemplo, pelas reflexões de ondas longitudinais P-P em refletores de curvaturas arbitrárias e suaves. Um dos métodos mais conhecido é o chamado migração de Kirchhoff, através do qual a imagem sísmica é produzida pela integração do campo de ondas sísmicas, utilizando-se superfícies de difrações, denominadas de Superfícies de Huygens. A fim de se obter uma estimativa dos coeficientes de reflexão durante a migração, isto é a correção do efeito do espalhamento geométrico, utiliza-se uma função peso no operador integral de migração. A obtenção desta função peso é feita pela solução assintótica da integral em pontos estacionários. Tanto no cálculo dos tempos de trânsito como na determinação da função peso, necessita-se do traçamento de raios, o que torna a migração em situações de forte heterogeneidade da propriedade física um processo com alto custo computacional. Neste trabalho é apresentado um algoritmo de migração em profundidade com amplitudes verdadeiras, para o caso em que se tem uma fonte sísmica pontual, sendo o modelo de velocidades em subsuperfície representado por uma função que varia em duas dimensões, e constante na terceira dimensão. Esta situação, conhecida como modelo dois-e-meio dimensional (2,5-D), possui características típicas de muitas situações de interesse na exploração do petróleo, como é o caso da aquisição de dados sísmicos 2-D com receptores ao longo de uma linha sísmica e fonte sísmica 3-D. Em particular, é dada ênfase ao caso em que a velocidade de propagação da onda sísmica varia linearmente com a profundidade. Outro tópico de grande importância abordado nesse trabalho diz respeito ao método de inversão sísmica denominado empilhamento duplo de difrações. Através do quociente de dois empilhamentos com pesos apropriados, pode-se determinar propriedades físicas e parâmetros geométricos relacionados com a trajetória do raio refletido, os quais podem ser utilizados a posteriori no processamento dos dados sísmicos, visando por exemplo, a análise de amplitudes.

Estoque de biomassa e carbono florestal em unidades de paisagem na Amazônia: uma análise a partir da abordagem metodológica ecologia da paisagem

O presente trabalho tem por objetivo central demonstrar a variabilidade existente na floresta no que tange aos estoques de biomassa e carbono florestal acima do solo, a partir da identificação e caracterização, com base em técnicas de sensoriamento remoto, de unidades de paisagem em uma área situada no município de Belterra, região oeste do Estado do Pará, a partir da matriz teórico-conceitual da abordagem Ecologia da Paisagem. Para o alcance de tal proposição, a metodologia empregada partiu da revisão da literatura sobre o tema, aquisição de dados cartográficos e orbitais, uso de técnicas de sensoriamento remoto, coleta de dados em campo, tratamento e análise estatística. O trabalho está dividido em quatro capítulos, seguidos pelas considerações gerais da obra. Partindo da matriz teórico-metodológica da Ecologia da Paisagem, analisa-se a dinâmica socioambiental do município de Belterra, que atualmente experimenta a expansão das atividades agrícolas, com destaque para a agricultura mecanizada da soja. A partir da análise multitemporal de imagens Landsat do município pôde-se avaliar a distribuição da cobertura florestal existente no mesmo, bem como o padrão espacial de distribuição das principais unidades de paisagem identificadas. Considerando esse recorte, realizou-se a coleta de dados em campo via inventário florestal em quatro tipologias florestais (floresta de alto platô, floresta de baixo platô, vegetação secundária e tensão ecológica) para obtenção de parâmetros morfométricos da vegetação e posterior quantificação dos estoques de biomassa e carbono contidos em cada unidade, bem como observar o comportamento estrutural da floresta nas mesmas. A adoção da paisagem como escala espacial de análise mostrou-se bastante satisfatória na quantificação dos estoques de biomassa e carbono florestal ao permitir considerar a influência da dinâmica socioeconômica na redução desses estoques. Além disso, possibilitou constatar que o reconhecimento da heterogeneidade da cobertura florestal é um elemento fundamental para a obtenção de estimativas de carbono de acordo com as características estruturais da vegetação, que varia de acordo com a topografia do terreno, com as espécies existentes e com as características geográficas, o que envolve a tipologia climática, as características geomorfológicas, pedológicas e geológicas da área.

Modelagem sísmica e inversão na presença de anisotropia

A necessidade da adoção de modelos elásticos anisotrópicos, no contexto da sísmica de exploração, vem crescendo com o advento de novas técnicas de aquisição de dados como VSP, walkway VSP, tomografia poço a poço e levantamentos sísmicos com grande afastamento. Meios anisotrópicos, no contexto da sísmica de exploração, são modelos efetivos para explicar a propagação de ondas através de meios que apresentam padrões de heterogeneidade em escala muito menor que o comprimento de onda das ondas sísmicas. Particularmente, estes modelos são muito úteis para explicar o dado sísmico mais robusto que são as medidas de tempo de trânsito. Neste trabalho, são investigados aspectos da propagação de ondas, traçado de raios e inversão de tempos de trânsito em meios anisotrópicos. É estudada a propagação de ondas SH em meios anisotrópicos estratificados na situação mais geral onde estas ondas podem ocorrer, ou seja, em meios monoclínicos com um plano vertical de simetria especular. É mostrado que o campo de ondas SH refletido a partir de um semi-espaço estratificado, não apresenta qualquer informação sobre a possível presença de anisotropia em subsuperfície. São apresentados métodos simples e eficientes para o traçado de raios em 3D através de meios anisotrópicos estratificados, baseados no princípio de Fermat. Estes métodos constituem o primeiro passo para o desenvolvimento de algoritmos de inversão de tempos de trânsito para meios anisotrópicos em 3D, a partir de dados de VSP e walkaway VSP. Esta abordagem é promissora para determinação de modelos de velocidade, que são necessários para migração de dados sísmicos 3D na presença de anisotropia. É efetuada a análise da inversão tomográfica não linear, para meios estratificados transversalmente isotrópicos com um eixo de simetria vertical(TIV). As limitações dos dados de tempo de trânsito de eventos qP para determinação das constantes elásticas, são estabelecidas e caracterizados os efeitos da falta de cobertura angular completa na inversão tomográfica. Um algoritmo de inversão foi desenvolvido e avaliado em dados sintéticos. A aplicação do algoritmo a dados reais demonstra a consistência de meios TIV. Esta abordagem é útil para casos onde há informação a priori sobre a estratificação quase plana das formações e onde os próprios dados do levantamento poço a poço apresentam um alto grau de simetria especular em relação a um plano vertical. Também pode ser útil em interpretações preliminares, onde a estimativa de um meio estratificado, serve como modelo de fundo para se efetuar análises mais detalhadas, por exemplo, como um modelo de velocidades anisotrópico para migração, ou como um modelo de calibração para análises de AVO.

Eletroresistividade aplicada à caracterização hidrogeológica para o abastecimento da cidade de São Domingos do Araguaia-Pará

O uso de métodos geofísicos (elétricos, eletromagnéticos e perfilagem de poço) na prospecção de água subterrânea em muitas localidades no Estado do Pará, tornou-se possível graças a um convênio firmado em 1988, entre a Fundação Nacional de Saúde e a Universidade Federal do Pará, através do Departamento de Geofísica e do Curso de Pós-Graduação em Geofísica, sendo estes responsáveis pelo estudo técnico das áreas prospectadas. Nosso objetivo nesta tese é contribuir com critérios geoelétricos, com base na utilização de dados de resistividade aparente (p_a), medidos em superfície, visando melhorar a caracterização do quadro geológico de subsuperfície e por conseguinte prover informações mais confiáveis quanto aos recursos dos mananciais subterrâneos. Inicialmente, analisamos a influência que algumas estruturas 2D, em subsuperfície, tem sobre os dados de eletroresistividade, medidos em Sondagens Elétricas Verticais (SEVs), com o arranjo Schlumberger. Este estudo foi realizado através de simulações numéricas utilizando o programa computacional SEV2D desenvolvido no Departamento de Geofísica, baseado na técnica dos elementos finitos. Resultados mostram ambiguidades geradas pelo uso de métodos de interpretação 1D de SEVs, executados em ambientes geológicos de características bidimensionais. A parte prática da tese se constituiu no tratamento interpretativo de dados de eletroresistividade coletados na sede do município de São Domingos do Araguaia, cidade localizada na região sudeste do Estado do Pará. A aquisição deste dados se deu através de SEVs, utilizando o arranjo Schlumberger. Correlacionando os resultados das interpretações geofísicas com informações geológicas foi possível definir um quadro geológico para a área que serve como referência para a prospecção de água subterrânea na referida cidade.

Utilização de sensores à base de fibra óptica visando o monitoramento de grandes estruturas na engenharia civil

As fibras ópticas são utilizadas em diferentes áreas e nas mais variadas aplicações. Na Engenharia Civil começaram a ser utilizadas no monitoramento de estruturas como alternativa de substituição dos tradicionais sensores elétricos. Este trabalho tem como objetivo estudar a aplicação e viabilidade dos sensores a base de fibra óptica no monitoramento de grandes estruturas da engenharia civil. Para avaliação dos resultados, foram realizados três diferentes tipos de testes experimentais onde corpos-de-prova foram instrumentados com extensômetros elétricos e ópticos. O primeiro tipo de teste correspondeu a ensaios de tração simples em barras de aço com carregamento monotônico até o rompimento de barras de aço. No segundo tipo de teste foi estudada a automação de um medidor triortogonal de junta que é um instrumento tipicamente utilizado para a instrumentação de barragens de concreto. Finalmente o último tipo de testes foi constituído por ensaios de cilindros de concreto à compressão para a determinação do módulo de elasticidade. Com relação à utilização dos sensores ópticos, durante a realização dos testes surgiram muitos problemas relacionados com a unidade óptica de aquisição de dados sendo necessária a utilização de três diferentes modelos de unidade de aquisição para a conclusão dos testes. No que se refere à exatidão dos resultados, observou-se que os resultados apresentados pelos sensores ópticos foram compatíveis com os resultados dos sensores elétricos. Entretanto, quando os sensores ópticos foram solicitados por grandes deformações implicaram em perda de sinal devido à interrupção do fluxo de luz, inabilitando o sensor para leituras.

Morfodinâmica costeira e o uso da orla oceânica de Salinópolis (Nordeste do Pará)

Os aspectos morfodinâmicos relacionados à erosão ou acresção da linha de costa são alguns dos assuntos analisados na gestão das zonas costeiras que vêem sendo tratada em todo mundo no sentido de monitorar e proteger essas zonas. Esta tese objetiva analisar o comportamento da morfodinâmica costeira de Salinópolis, relacionando-o ao uso da orla oceânica. A área de estudo foi compartimentada em três setores: Oeste (praias da Corvina e do Maçarico), Central (praia do Farol Velho) e Leste (praia do Atalaia). A metodologia consistiu na: (a) aquisição e tratamento de imagens multitemporais (1988-2001-2013) do satélite Landsat 5 TM, 7 ETM e 8 OLI; (b) aplicação de entrevistas/questionários com banhistas, (c) aquisição de dados de campo durante as estações chuvosa (26, 27, 28/04/2013) e menos chuvosa (04, 05, 06/10/2013); e (d) análise laboratorial para o tratamento dos dados adquiridos em campo (topografia das praias estudadas, amostragem de sedimentos superficiais das mesmas e com o uso de armadilhas, e medições oceanográficas de ondas, marés, correntes e turbidez). Foram feitas as representações gráficas dos perfis topográficos das praias, calculados os parâmetros estatísticos granulométricos de Folk & Ward (1957), as taxas do transporte sedimentar nas praias e os parâmetros morfométricos de Short & Hesp (1982), estes últimos foram calculados com o intuito de relacioná-los aos estados morfodinâmicos de praias propostos por Wright & Short (1984) e Masselink & Short (1993). Para a classificação da costa oceânica de Salinópolis em termos de uso e ocupação foi utilizado o decreto nº 5.300 de 7 de dezembro de 2004. A partir das pesquisas sobre a urbanização na costa e das obras situadas nos ambientes costeiros foi utilizada uma matriz proposta por Farinaccio & Tessler (2010) que lista uma série de impactos ambientais, e o quadro de geoindicadores do comportamento da linha de costa proposto por Bush et al. (1999), para a identificação de locais com vulnerabilidade à erosão ou acresção. Para as condições oceanográficas em cada praia e periculosidade ao banho nas mesmas, foram integralizados os dados de ondas, de correntes, de morfodinâmica praial e questionários aplicados com banhistas. Atualmente, a orla oceânica de Salinópolis possui diferentes características quanto à utilização e conservação, abrangendo desde a tipologia de orlas naturais (Classe A) até orlas com urbanização consolidada (Classe C). A primeira ocorre nos extremos da área de estudo e, a segunda, na região da sede municipal. Quatro tipos de praias foram identificados segundo a exposição marítima e o grau das condições oceanográficas: tipo 1 (Maçarico), tipo 2 (Corvina), tipo 3 (Farol Velho) e tipo 4 (Atalaia). O trecho de costa com maiores impactos ambientais e com elevada erosão costeira localiza-se na praia do Farol Velho. O grau de periculosidade ao banho foi de 4 (praia do Maçarico) a 7 (praia do Atalaia) – médio a alto grau de risco. As praias de Salinópolis apresentam declives suaves (< 1,5°), grandes variações na linha de costa entre as estações do ano (9,6 a 88, 4 m) e volume sedimentar variável dependendo do grau de exposição das praias ao oceano aberto. Predominou o estado morfodinâmico dissipativo (Ω>5,5) para estas praias, mas com ocorrência do estado de banco e calha longitudinais (4,7<Ω<5,5) no setor oeste. As macromarés na área de estudo apresentaram altura máxima de 5,3 m (Setor Central, durante a estação menos chuvosa) e mínima de 4 m no mesmo setor, durante a estação chuvosa. As correntes longitudinais foram mais intensas no setor leste (>0,45 m/s) durante as duas estaçoes do ano. As alturas de ondas foram também maiores no setor leste (máximo de 1,05 m durante a maré enchente na estação menos chuvosa) e os períodos de ondas foram mais curtos (<4,5 s) no setor oeste. A média granulométrica obtida dos sedimentos coletados na face praial apresentou escala mais freqüente entre 2,6 a 2,8 phi, indicando a predominância de areia fina. O grau de seleção predominante dos sedimentos foi de 0,2 a 0,5 phi (muito bem selecionados e bem selecionados), e da assimetria foi de positiva (0,10 a 0,30) e de aproximadamente simétrica (-0,10 a 0,10). O grau de curtose variou desde muito platicúrtica (<0,67) a muito leptocúrtica (1,50 a 3,00). Foram observados eventos de acresção sedimentar da estação chuvosa a menos chuvosa. De 22/07/1988 a 28/08/2013 (25 anos) também houve predomínio de acresção, onde o avanço médio linear da linha de costa foi de 190,26 m. O recuo médio linear obtido para toda área de estudo foi de -42,25 m. Áreas com maior erosão são pontuais: divisas das praias da Corvina e Maçarico, e Farol Velho e Atalaia. Os traps portáteis indicaram uma maior quantidade de sedimentos transportados longitudinalmente na estação menos chuvosa (Mín. 280 g/m³: enchente, setor oeste; Máx. 1098 g/m³: vazante, setor leste). Nos traps de espraiamento, o balanço entre a quantidade de sedimentos entrando e saindo nas praias foi menor no setor central (Mín. 80 g/m³: vazante, estação menos chuvosa; Máx. 690 g/m³: enchente, estação menos chuvosa). A circulação costeira sedimentar é proveniente, principalmente, do efeito das marés, com direção governada pela enchente e vazante dos rios que atravessam a costa. Os dados indicam o transporte longitudinal de sedimentos da ilha de Atalaia e rio Sampaio para o setor oeste e as margens das faixas praiais.

Avaliação da margem de estabilidade de tensão do sistema elétrico do tramoeste usando dados reais de sincrofasores de tensão e corrente

A presente dissertação avalia a margem de estabilidade de tensão da subestação de Rurópolis-PA 230 kV do sistema elétrico Tramoeste da Eletrobrás Eletronorte, utilizando medições locais de fasores de tensão e corrente obtidos através do concentrador de dados fasoriais ou (PDC, do inglês Phasor Data Concentrator) da Eletronorte. A avaliação é baseada na identificação dos parâmetros do equivalente Thevenin (tensão e impedância) “vistos” a montante da subestação em estudo. Os parâmetros do equivalente Thévenin são estimados a partir dos fasores de tensão e corrente medidos localmente, assim como a impedância da carga é calculada usando os mesmos fasores. A margem de estabilidade de tensão determina a distância dada entre os valores, em módulo, da impedância de Thévenin e da impedância da carga. Essa margem, para a subestação referida, foi avaliada em três casos. O primeiro caso avalia a margem considerando dois patamares de carga (leve e pesada); o segundo caso avalia a margem considerando dois níveis de geração na Usina de Tucuruí; e o terceiro caso avalia a margem frente a duas perturbações no Sistema Interligado Nacional (SIN), sendo uma perturbação mais próxima, eletricamente, e outra mais distante da subestação de Rurópolis 230 kV. Os resultados obtidos demonstram uma aplicação promissora das análises propostas para serem usadas em tempo real em sistemas de potência, beneficiando aplicações de ações corretivas.