Modelamento matemático de interfaces neurológicas

O estudo do comportamento dinâmico da junção que se forma ao se unir uma fibra nervosa a um semicondutor é objeto de muitas pesquisas ultimamente em grandes centros de pesquisas. Estes estudos levam basicamente a dois modelos matemáticos de modelagem da junção: o modelo de contacto de ponta e o modelo de contacto de área. Utilizando o modelo de contacto de área, resolve-se a equação diferencial que descreve o comportamento dinâmico da junção neurônio-semicondutor, através de dois métodos analíticos. No primeiro método a solução da equação diferencial é obtida através da soma de duas equações: da solução da equação homogênea mais a da equação particular, obtendo dessa forma, o resultado que consta na literatura. Já o segundo método é o que descreve a solução usando as funções de Green, cujo resultado, embora não coincidente com o da literatura, é totalmente coincidente na região de interesse dentro da junção. A vantagem do uso da função de Green na determinação da solução de uma equação diferencial, é que, uma vez determinada essa função, a solução dessa equação diferencial é obtida de forma imediata, bastando para tal, fazer um processo de integração do produto entre a função de Green e a função de excitação ou fonte. Por último, mostra-se a completa equivalência entre os dois métodos de soluções da equação diferencial.

Desenvolvimento de métodos de processamento e inteligência computacional no ECG ambulatorial

A monitorização ambulatorial do eletrocardiograma (ECG) permite seguir as atividades cotidianas do paciente durante períodos de 24 horas (ou ainda maiores) possibilitando o estudo de casos que pudessem ter episódios arrítmicos fatais. Entretanto, o maior desafio tecnológico que este tipo de monitorização enfrenta é a perda de informação pela presença de ruídos e artefatos quando o paciente se move. A análise do intervalo QT de despolarização e repolarização ventricular do eletrocardiograma superficial é uma técnica não invasiva com um grande valor para a diagnose e prognósticos de cardiopatias e neuropatias, assim como para a predição da morte cardíaca súbita. A análise do desvio padrão do intervalo QT proporciona informação sobre a dispersão (temporal ou espacial) da repolarização ventricular, entretanto a influencia do ruído provoca erros na detecção do final da onda T que são apreciáveis devido ao fato dos valores pequenos do desvio padrão do QT tanto para sujeitos patológicos e quanto para os sãos. O objetivo geral desta tese é melhorar os métodos de processamento do sinal de ECG ambulatorial usando inteligência computacional, especificamente os métodos relacionados com a detecção do final da onda T, e os de reconhecimento morfológico de batimentos que invalidam a análise da variabilidade do intervalo QT. É proposto e validado (em termos de exatidão e precisão) um novo método e algoritmo para estimar o final da onda T baseado no calculo de áreas de trapézios, empregando sinais da base de dados QT da Physionet. O desempenho do método proposto foi testado e comparado com um dos métodos mais usados para detectar o final da onda T: o método baseado no limiar na primeira derivada. O método de inteligência computacional sugerido combina a extração de características usando o método de análise de componentes principais não lineares e a rede neural de tipo perceptron multicamada. O método de áreas de trapézios teve um bom desempenho em condições ruidosas e não depende de nenhum limiar empírico, sendo adequado para situações com níveis de elevados de ruído de banda larga. O método de reconhecimento morfológico de batimentos foi avaliado com sinais ambulatoriais com e sem artefatos pertencentes a bases de dados de prestigio internacional, e mostrou um bom desempenho.

Estudo e desenvolvimento de um protótipo para redução da interferência de modo comum usando balanceamento dinâmico de impedância aplicado em biosensores e sensores eletroresistivos

A interferência eletromagnética causada pela linha de energia elétrica afeta negativamente os sinais de instrumentos eletrônicos, especialmente aqueles com baixos níveis de amplitude. Este tipo de interferência é conhecida como interferência de modo comum. Existem muitos métodos e arquiteturas utilizadas para minimizar a influência deste fenômeno de interferência em instrumentos eletrônicos, o mais comum dos quais é a utilização de filtros rejeita banda. Este trabalho apresenta: a análise, desenvolvimento, protótipo e teste de uma nova arquitetura de filtro com característica reconfigurável para instrumentos biomédicos e medição de dados de fluxo em fluido de alta complexidade, com objetivo de reduzir a interferência de modo comum e preservar as componentes do sinal útil na mesma faixa de frequência do ruído, utilizando a técnica de equilíbrio dinâmico de impedância. Além disso, este trabalho pode ser usado em qualquer sistema de medição que também sofra interferência na frequência da linha de alimentação (50/60 Hz, no Brasil e na França, 60 Hz nos Estados Unidos da América). Os blocos de circuitos foram modelados matematicamente e a função de transferência global do circuito fechado foi gerada. Em seguida, o projeto foi descrito e simulado na língua VHDL_AMS e também em um software de simulação eletrônica, usando blocos de componentes discretos, com e sem realimentação. Após análise teórica dos resultados da simulação, um circuito protótipo foi construído e testado usando como entrada um sinal obtido a partir de eletrodos de ECG e Eletrodos Eletroresistivos. Os resultados experimentais do circuito condizem com os da simulação: uma redução de ruído de 98,7% foi obtida em simulações utilizando um sinal sinusoidal, e uma redução de 92% foi realizada utilizando eletrodos de ECG em testes experimentais. Os mesmos testes em eletrodos Eletroresistivos, obtendo o maior valor de 80,3% de redução (durante análise de 3 casos). Em ambos os casos, o sinal útil foi preservado. O método e a sua arquitetura pode ser aplicado para atenuar as interferências que ocorrem na mesma banda de frequência das componentes do sinal útil, preservando ao mesmo tempo estes sinais.

Uso de engenharia de software no desenvolvimento de sistema especialista fuzzy para auxílio à manutenção preditiva em hidrogeradores

Os hidrogeradores são peças chaves no circuito brasileiro de energia, sua indisponibilidade e mau funcionamento podem causar multas altíssimas a concessionárias aplicadas pela ANEEL por não atenderem a demandas e até por paradas impróprias para efetivar manutenções, além de agravar confiabilidade na garantia do fornecimento aos consumidores finais. Para garantir que isso não venha acontecer, a manutenção preditiva fornece técnicas que podem apontar as falhas analisando os “sinais vitais” originados pelo próprio equipamento. Desta forma as condições mecânicas e operacionais são periodicamente monitoradas e quando as tendências são detectadas insalubres, as peças incômodas na máquina são identificadas e programadas para manutenção. Para que essa tendência seja encontrada, utiliza-se da lógica fuzzy para modelar o comportamento dos hidrogeradores, sendo mais especifico: mancais, estator e anel coletor, inferindo conclusões prováveis de falhas. Neste trabalho, mostra o processo de construção do sistema que auxilia no diagnóstico da manutenção preditiva, desde sua metodologia de desenvolvimento por macro-atividades, definição arquitetural, conformidade dos requisitos e análise do conhecimento inserido a inteligência do sistema. O sistema foi desenvolvido em plataforma labview para servir como ferramenta de apoio. Todo o conhecimento inserido no sistema foi obtido com o corpo especialista de Eletronorte e outra parte na literatura, foi necessário aplicar o conceito de regras ao maquina de inferência fuzzy, para uma forma linguística de fácil compreensão, para que os próprios especialistas ampliem e evolua o software.

Modelagem matemática nas aulas de cálculo: uma estratégia que pode contribuir com a aprendizagem dos alunos de engenharia

Este trabalho objetiva analisar os possíveis efeitos que o uso da Modelagem Matemática, enquanto estratégia de ensino, provoca no processo de aprendizagem dos alunos da disciplina Cálculo III – EDO (Equações Diferenciais Ordinárias). A pesquisa foi desenvolvida em uma turma de alunos do 2° ano do curso de Engenharia da Computação, na Universidade Federal do Pará. O trabalho é de cunho qualitativo onde foram levados em consideração os aspectos sociais que permeiam uma sala de aula universitária. Importante destacar que houve a participação direta da professora-pesquisadora de Matemática. Para que eu pudesse fazer a coleta dos dados, utilizei alguns instrumentos que considerei essenciais, tais como: observações, gravações em áudio, questionários semiestruturados e registros escritos dos alunos. De posse de alguns resultados preliminares, me foi possível observar o quanto a Modelagem Matemática desempenha um papel relevante na aprendizagem dos conteúdos matemáticos por parte dos alunos, pois foi possível eles interagirem com outras áreas do conhecimento sendo, desta forma, estimulados a realizarem pesquisa e, simultaneamente, serem parte do processo de ensino e aprendizagem que foi gerado no ambiente de sala de aula. Observei, também, que a utilização da Modelagem Matemática, enquanto estratégia de ensino e aprendizagem, conduziu os alunos a despertarem para os aspectos reflexivos e críticos até então adormecidos, uma vez que são necessários para uma aprendizagem com qualidade para, assim, construírem seus conhecimentos acadêmicos e profissionais.

Diretrizes para a melhoria do nível de serviço logístico na execução de perícias criminais de engenharia civil: um estudo de caso

No presente trabalho, são discutidas questões relacionadas à verificação e à análise do nível de serviço logístico, prestado pelo Estado, na execução de perícias criminais de engenharia civil. Foram considerados fatores como equipamentos e meios de transporte utilizados, qualificação dos profissionais envolvidos, padronização de procedimentos adotados e a emissão de laudos periciais. O objetivo é a obtenção de diretrizes na atividade estudada, através da identificação das possíveis oportunidades de melhoria existentes na gestão desta área da Criminalística, considerando-se os componentes de desempenho logísticos relacionados aos fatores chaves: estoque, transporte, instalações e informação. A estratégia de pesquisa utilizada foi o estudo de caso, com o emprego de relatórios estatísticos e entrevistas semi-estruturadas aos gestores do órgão responsável pela atividade pericial no Pará. Quanto aos resultados obtidos, ao se analisar o conteúdo das entrevistas realizadas, observou-se que as hipóteses de trabalho apresentavam correlação com algumas das diretrizes logísticas elaboradas, tais como o aumento na eficiência do nível de serviço logístico na atividade estudada através da adoção de procedimentos operacionais padronizados.

A aprendizagem baseada em problemas (ABP): uma aplicação na disciplina “Gestão empresarial” do curso de Engenharia Civil

A metodologia da Aprendizagem Baseada em Problemas (ABP), diferentemente dos métodos de ensino convencionais, é uma metodologia que usa problemas para diminuir a lacuna entre a teoria e a prática no processo de aprendizagem. Além de favorecer a construção de conhecimentos, se propõe a contribuir para o desenvolvimento de algumas capacidades profissionais não técnicas, consideradas importantes para a prática do engenheiro em uma sociedade em constantes e rápidas transformações. Este trabalho, uma pesquisa-ação, buscou vivenciar e analisar a eficiência do método durante sua aplicação na disciplina “Gestão Empresarial”, ministrada a alunos do penúltimo e último semestre do Curso de Graduação em Engenharia Civil. Os dados para a análise foram coletados por meio de observação participante do professor/tutor da disciplina e de relatórios de avaliação, nos quais os alunos opinavam sobre a ABP, suas vantagens e desvantagens e seu potencial para atingir os objetivos propostos. Nos três estudos de caso realizados, apesar de aplicados em turmas diferentes, evidenciam-se através dos relatórios apresentados pelos alunos e de avaliações feitas durante todo o processo, a ocorrência tanto da aprendizagem dos conhecimentos quanto o desenvolvimento de algumas habilidades e atitudes objetivadas pela disciplina, tais como: capacidade de pesquisa, desenvolvimento de espírito empreendedor e busca de conhecimentos inovadores. De forma geral, os alunos reagiram positivamente à ABP, o que sugere sua possível utilização nos contextos estudados. A metodologia também demonstrou ser um instrumento interessante de desenvolvimento profissional para o professor/tutor, no que concerne ao aprimoramento docente.

A engenharia da história: natureza, geografia e historiografia na Amazônia

Do final do século XIX até durante as primeiras décadas do século XX, os engenheiros estiveram entre os principais nomes da produção da historiografia paraense. Esta dissertação tem como objetivo examinar a conformação de uma tradição historiográfica marcada pelo diálogo estreito com o pensamento geográfico. A proximidade entre história e geografia foi articulada tanto entorno de uma percepção datada a respeito da função social que cabia a cada uma delas, quanto entorno de um projeto político pensado para a Amazônia. Em busca de redefinir, agora sob o olhar republicano, as bases da identidade regional, cabia à história rever e reaver o passado amazônico inserindo a região numa longa tradição marcada pelo desenvolvimento progressivo da civilização. Já à geografia cumpria estabelecer as bases do conhecimento espacial necessário à identidade local, e fundamental à ação do Estado. Tomo como objeto os engenheiros João de Palma Muniz, Henrique Santa Rosa e Ignácio Baptista de Moura. Entre produção historiográfica, celebrações de efemérides cívicas e a fundação de instituições, o projeto político desses três engenheiros fez parte de um movimento mais amplo da intelectualidade paraense. Em outras palavras, os engenheiros-historiadores foram parte especial de um amplo exercício de compreensão da construção da identidade da região amazônica a partir da ótica do poder do Estado-Nação.

Limites da engenharia de transporte e a estrada minada: o caso da BR 316, Km 0 ao Km 10

A Organizaçãao Mundial da Sáude caracteriza o trânsito como um problema de sáude pública, motivo pelo qual se justificam as preocupações e os esforços de diversos países em criar políticas que venham a frear os índices cada vez mais crescentes de acidentes de trânsito que trazem prejuízos sociais e financeiros a todos. Neste sentido, a conservação da infraestrutura das rodovias ganha um papel relevante nas discussões que tratam os acidentes e suas causas, vez que a infraestrutura de uma rodovia pode ser apontada como um fator determinante para tais ocorrências. Diante disto, esta dissertação tem como objetivo investigar de que forma a precariedade estrutural da Rodovia Federal BR 316, entre os quilômetros 0 ao 10, potencializou a ocorrência de acidentes de trânsito nos anos de 2009 a 2012. Para tanto, lançou-se mão de uma metodologia baseada em explorações teóricas aliadas a análise de informações provenientes do banco de dados da Polícia Rodoviária Federal e pesquisa de campo, materializada a partir da apresentação de fotos ilustrativas do trecho pesquisado, possibilitando o desenvolvimento de um novo Índice de Qualidade para a Rodovia. Os dados colhidos foram tratados a partir da aplicação das técnicas estatísticas análise descritiva e análise multivariada a fim de confirmar a hipótese suscitada. Destaque-se que, no trecho pesquisado o fluxo de veículos e pedestres é intenso e, além, é um intervalo quilométrico que apresenta diversos problemas estruturais como, por exemplo, o aumento e a diminuição do número de pistas de rolamento, a má qualidade dos retornos, a falta de segurança e higiene das passarelas, a descontinuidade dos acostamentos, a inadequação das paradas de ônibus, enfim. No que tange à acidentes e às suas causas, pôde-se constatar que no ano de 2010 houveram mais ocorrências, especialmente, do tipo colisão com bicicleta, colisão com objeto móvel, colisão frontal e colisão transversal, motivadas por desobediência à sinalização, velocidade incompatível, ingestão de álcool, dentre outros. Finalmente, deve-se ressaltar o fato de que nos trechos considerados ruins, além da falta de atenção, a principal causa de acidentes é o defeito na via, corroborando-se então, a hipótese que a precariedade da infraestrutura da rodovia potencializou as ocorrências de acidentes de trânsito, no período de 2009 a 2012. Diante disto, é possível afirmar que o acidente de trânsito é um fato social, consubstanciando como um problema que abarca aspectos sociopolíticos e culturais da sociedade moderna, mas que também é potencializado pelo estado de conservação estrutural das Rodovias.

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.

Ferramentas para gestão estratégica da engenharia de manutenção: uma aplicação prática do MASP

Normalmente, os programas de manutenções implementados nas empresas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica buscam evitar que falhas venham a provocar a retirada do equipamento do sistema elétrico, o que significa grandes perdas financeiras, seja pela diminuição do faturamento, seja pelo pagamento de multas a agência reguladora, alem da diminuição da confiabilidade do sistema. Para evitar esses inconvenientes, a engenharia de manutencao lanca mao de ferramentas estrategicas para a gestao e solucoes dos problemas, visando a otimizacao, juntamente com circulo virtuoso de melhorias continuas nos processos de manutencao. Este trabalho tem por finalidade fazer uma analise da Metodologia de Analise e Solucao de Problemas (MASP), como ferramenta de gestao estrategica na busca e solucao de problemas no ambito da engenharia de manutencao. Para isso, inicialmente, apresenta-se uma serie de informacoes sobre a gestao da manutencao, bem como todo o arcabouco que envolve qualidade e ferramentas gerenciais. Com o capitulo que trata especificamente do MASP, tem-se uma nocao mais exata do quanto cada ferramenta e necessaria para que se possa desenvolver um bom trabalho, visto que ele retrata que essa metodologia nada mais e do que o somatorio de todas as ferramentas existentes, colocadas de maneira ordenada. Por fim, apresentam-se quatro estudos de casos, pelos quais pretendemos demonstrar a Metodologia de Analise e Solucao de Problemas e a aplicabilidade na gestão estratégica, com visão em resultados no ambiente da engenharia de manutenção no pilar das manutenções programadas e autônomas - MP/MA, no ambito da Divisãoo de Transmissão de Ji-Parana/RO - ORDJ, vinculada a Centrais Eletricas do Norte do Brasil (Eletronorte). Na conclusao, faz-se uma analise critica do uso da metodologia na prestação de serviços, baseada na aplicaão supracitada.