Calibração de redes de distribuição de água pelo método inverso aplicado a escoamento transiente

Desenvolve-se um método para estimar os parâmetros de uma rede hidráulica a partir de dados observados de cargas hidráulicas transientes. Os parâmetros físicos da rede como fatores de atrito, rugosidades absolutas, diâmetros e a identificação e quantificação de vazamentos são as grandezas desconhecidas. O problema transiente inverso é resolvido utilizando uma abordagem indireta que compara os dados disponíveis de carga hidráulica transiente observados com os calculados através de um método matemático. O Método Transiente Inverso (MTI) com um Algoritmo Genético (AG) emprega o Método das Características (MOC) na solução das equações do movimento para escoamento transiente em redes de tubos. As condições de regime permanente são desconhecidas. Para avaliar a confiabilidade do MTI-AG desenvolvido aqui, uma rede-exemplo é usada para os vários problemas de calibração propostos. O comportamento transiente é imposto por duas manobras distintas de uma válvula de controle localizada em um dos nós da rede. Analisam-se, ainda, o desempenho do método proposto mediante a variabilidade do tamanho do registro transiente e de possíveis erros de leitura nas cargas hidráulicas. Ensaios numéricos realizados mostram que o método é viável e aplicável à solução de problema inverso em redes hidráulicas, sobretudo recorrendo-se a poucos dados observados e ao desconhecimento das condições iniciais de estado permanente. Nos diversos problemas de identificação, as informações transientes obtidas da manobra mais brusca produziu estimações mais eficientes.

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.

Experiências do desenvolvimento de transformador para alta temperatura baseado em isolação semi-híbrida e óleo vegetal isolante.

O transformador de potência é um importante equipamento utilizado no sistema elétrico de potência, responsável por transmitir energia elétrica ou potência elétrica de um circuito a outro e transformar tensões e correntes de um circuito elétrico. O transformador de potência tem ampla aplicação, podendo ser utilizado em subestações de usinas de geração, transmissão e distribuição. Neste sentido, mudanças recentes ocorridas no sistema elétrico brasileiro, causadas principalmente pelo aumento considerável de carga e pelo desenvolvimento tecnológico tem proporcionado a fabricação de um transformador com a aplicação de alta tecnologia, aumentando a confiabilidade deste equipamento e, em paralelo, a redução do seu custo global. Tradicionalmente, os transformadores são fabricados com um sistema de isolação que associa isolantes sólidos e celulose, ambos, imersos em óleo mineral isolante, constituição esta que define um limite à temperatura operacional contínua. No entanto, ao se substituir este sistema de isolação formado por papel celulose e óleo mineral isolante por um sistema de isolação semi- híbrida - aplicação de papel NOMEX e óleo vegetal isolante, a capacidade de carga do transformador pode ser aumentada por suportar maiores temperaturas. Desta forma, o envelhecimento do sistema de isolação poderá ser em longo prazo, significativamente reduzido. Esta técnica de aumentar os limites térmicos do transformador pode eliminar, essencialmente, as restrições térmicas associadas à isolação celulósica, provendo uma solução econômica para aperfeiçoar o uso de transformadores de potência, aumentando a sua confiabilidade operacional. Adicionalmente, à aplicação de sensores de fibra óptica, em substituição aos sensores de imagem térmica no monitoramento das temperaturas internas do transformador, se apresentam como importante opção na definição do equacionamento do comportamento do transformador sob o ponto de vista térmico.

Uma abordagem paramétrica do impacto da geração distribuída sobre as correntes de curto-circuito e na proteção de redes de distribuição.

Esta dissertação tem por propósito analisar os impactos da geração distribuída sobre as correntes de curto-circuito e sobre a proteção das redes de média tensão das concessionárias de distribuição de energia elétrica usando uma abordagem paramétrica. A principal motivação deste trabalho são os recentes incentivos regulatórios que estão fomentando a geração distribuída no Brasil. Contudo, as redes de distribuição convencionais foram projetadas para serem passivas e a introdução da geração poderá causar problemas de ordem técnica que ainda precisam ser resolvidos. Tais problemas foram pesquisados e aqueles relacionados com os impactos sobre as correntes de curto-circuito foram enfatizados. As normas técnicas das concessionárias também foram investigadas porque seus requisitos, como a ligação dos transformadores de acoplamento, influem nas correntes de curto-circuito. Para se calcular as correntes de curto-circuito, desenvolveu-se uma planilha eletrônica cujos resultados foram validados com programas comerciais de análise de redes elétricas. Esta ferramenta foi utilizada para demonstrar, através de exemplos, o impacto causado pela geração distribuída sobre as correntes de curto-circuito e, posteriormente, para realizar as análises paramétricas nas quais a influência de cada variável foi avaliada. A aplicação do método paramétrico permitiu o estudo de possíveis limites para a potência de um gerador distribuído em função dos impactos admissíveis, de seu ponto de conexão, de seus parâmetros elétricos e dos parâmetros elétricos da rede.

O efeito imediato da estimulação elétrica neuromuscular na função de deglutição em indivíduos com câncer de cabeça e pescoço após terapia antineoplásica

A estimulação elétrica neuromuscular (EENM) é uma recente técnica terapêutica no tratamento das disfagias orofaríngeas. Poucos estudos utilizaram a EENM em casos oncológicos, havendo muitas dúvidas sobre o método de aplicação e os resultados de diferentes condições de estimulação nessa população. Este trabalho teve por objetivo verificar o efeito imediato da EENM sensorial e motora, nas fases oral e faríngea da deglutição, em pacientes após tratamento do câncer de cabeça e pescoço. Para isso foi realizado um estudo transversal intervencional que incluiu 11 pacientes adultos e idosos (mediana de 59 anos) acometidos por câncer de cabeça e pescoço. Todos os indivíduos foram submetidos ao exame de videofluoroscopia da deglutição, no qual, de modo randomizado, foram solicitadas deglutições de 5 ml de alimentos nas consistências líquida, mel e pudim em três condições distintas: sem estimulação, com EENM sensorial, com EENM motora. Foi classificado o grau da disfunção da deglutição por meio da escala DOSS (Dysphagia Outcome and Severity Scale), a presença de estase de alimentos (escala de Eisenhuber), de penetração laríngea, aspiração laringotraqueal (Penetration and Aspiration Scale - PAS), além da medida do tempo de trânsito oral e faríngeo (em segundos). Para a comparação dos resultados, considerando os três estímulos aplicados, na escala de resíduos, na escala de penetração aspiração, na escala DOSS e no tempo de trânsito oral e faríngeo foi aplicado o teste de Friedman ou a análise de variância para medidas repetidas (de acordo com a distribuição dos dados). Para todos os testes foi adotado nível de significância de 5%. Os resultados demonstraram que houve melhora com a estimulação sensorial e motora na escala DOSS e na escala PAS para um paciente tratado de câncer de boca e outro de laringe e piora, em ambas as escalas, para dois pacientes (câncer de boca), sendo um para a estimulação motora e outro na sensorial. A aplicação da escala de Eisenhuber permitiu verificar que a EENM, tanto em nível sensorial como motor, modificou de forma variável a presença de resíduos para os casos de câncer de boca, enquanto para o paciente com câncer de laringe houve redução de resíduos em valécula/raiz da língua para a estimulação sensorial e motora, além de aumento de resíduos em parede posterior da faringe com o estímulo motor. Além disso, não foi encontrada diferença estatisticamente significante para o tempo de trânsito oral e faríngeo nas diferentes estimulações para todas as consistências testadas (p>0,05). Diante desses achados, concluiu-se que a EENM, em nível sensorial e motor, apresentou variável impacto imediato nas fases oral e faríngea da deglutição, podendo melhorar a função de deglutição de pacientes com significante disfagia após o tratamento para o câncer de cabeça e pescoço, no que se diz respeito ao grau da disfagia e à presença de penetração e aspiração.

Sistema especialista para análise pós-evento da proteção em subestações distribuidoras.

É importante que as redes elétricas tenham altos índices de confiabilidade, de forma a se manter a agilidade e a manutenção ideais para um melhor funcionamento. Por outro lado, o crescimento inesperado da carga, falhas em equipamentos e uma parametrização inadequada das funções de proteção tornam a análise de eventos de proteção mais complexas e demoradas. Além disso, a quantidade de informações que pode ser obtida de relés digitais modernos tem crescido constantemente. Para que seja possível uma rápida tomada de decisão e manutenção, esse projeto de pesquisa teve como objetivo a implementação de um sistema completo de diagnóstico que é ativado automaticamente quando um evento de proteção ocorrer. As informações a serem analisadas são obtidas de uma base de dados e de relés de proteção, via protocolo de comunicação IEC 61850 e arquivos de oscilografia. O trabalho aborda o sistema Smart Grid completo incluindo: a aquisição de dados nos relés, detalhando o sistema de comunicação desenvolvido através de um software com um cliente IEC61850 e um servidor OPC e um software com um cliente OPC, que é ativado por eventos configurados para dispará-lo (por exemplo, atuação da proteção); o sistema de pré-tratamento de dados, onde os dados provenientes dos relés e equipamentos de proteção são filtrados, pré-processados e formatados; e o sistema de diagnóstico. Um banco de dados central mantém atualizados os dados de todas essas etapas. O sistema de diagnóstico utiliza algoritmos convencionais e técnicas de inteligência artificial, em particular, um sistema especialista. O sistema especialista foi desenvolvido para lidar com diferentes conjuntos de dados de entrada e com uma possível falta de dados, sempre garantindo a entrega de diagnósticos. Foram realizados testes e simulações para curtos-circuitos (trifásico, dupla-fase, dupla-fase-terra e fase-terra) em alimentadores, transformadores e barras de uma subestação. Esses testes incluíram diferentes estados do sistema de proteção (funcionamento correto e impróprio). O sistema se mostrou totalmente eficaz tanto no caso de disponibilidade completa quanto parcial de informações, sempre fornecendo um diagnóstico do curto-circuito e analisando o funcionamento das funções de proteção da subestação. Dessa forma, possibilita-se uma manutenção muito mais eficiente pelas concessionárias de energia, principalmente no que diz respeito à prevenção de defeitos em equipamentos, rápida resposta a problemas, e necessidade de reparametrização das funções de proteção. O sistema foi instalado com sucesso em uma subestação de distribuição da Companhia Paulista de Força e Luz.

Análise da distribuição dos ECTS por áreas científicas e relação entre as horas de contacto e as horas de trabalho autónomo do estudantes dos cursos de design

No presente estudo, procurar-se-á compreender de que forma as instituições de ensino superior contabilizam a carga total de trabalho do estudante (horas de contacto e horas de trabalho autónomo) por unidade curricular, tendo em conta o tipo de ensino (teórico, teórico-prático, prático, projecto, …). Para efeitos do presente estudo foram seleccionados os cursos de artes da imagem, design de moda e têxtil e design de interiores e equipamento da Escola Superior de Artes Aplicadas do Instituto Politécnico de Castelo Branco (Portugal), os cursos de design de comunicação, design de moda e design de interiores da Faculdade de Design de Politécnico de Milão (Itália) e os c ursos de pintura e escultura da Faculdade de Belas Artes da Universidade de Lisboa (Portugal) e da Academia de Belas Artes de Brera (Itália). Em termos de instrumentos de recolha de dados, privilegiou-se a análise documental, com particular atenção para os diplomas legais, guias de cursos, propostas de criação e de adequação a Bolonha, planos de estudos e programa das unidades curriculares. Refira-se que a Escola Superior de Artes Aplicadas do Instituto Politécnico de Castelo Branco, procedeu à adequação dos seus cursos a Bolonha em 2006, tendo entrado em funcionamento no ano lectivo de 2007/2008 e a Faculdade de Belas Artes da Universidade de Lisboa adequou os seus cursos a Bolonha em 2007, os quais entraram em funcionamento no ano lectivo de 2008/2009. Em Itália, a reforma do sistema de ensino superior, de acordo com as orientações de Bolonha, foi implementada a partir do ano lectivo de 2001/2002.

Utilização de glicopolímeros anfifílicos na distribuição de fármacos

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz

Análise da distribuição do volume pulmonar total e compartimental de crianças com peso normal e obesidade em diferentes posturas

Introdução: A obesidade infantil apresenta incidência crescente e as possíveis comorbidades, como alteração da função respiratória, estão cada vez mais presente nessa faixa etária. O tecido adiposo impõe carga ao sistema respiratório o que leva a um padrão restritivo. Essa condição sofre alterações com as mudanças posturais, onde a gravidade influencia o padrão respiratório de acordo com o posicionamento adotado. Objetivo: Avaliar a distribuição dos volumes total e regional e o movimento tóracoabdominal de crianças e adolescentes que estão acima do peso nas posturas supino e sentado. Métodos: Cinqüenta e duas crianças/adolescentes (8-12 anos) divididas em três grupos: Grupo Obeso (GO=22); Grupo Sobrepeso (GSP=9); Grupo Controle (GC=21) foram avaliadas quanto às medidas antropométricas, teste de função pulmonar, exame das pressões respiratórias máxima e a pletismografia optoeletrônica em duas posturas, supino e sentado, durante a respiração tranquila. Resultados: As crianças que estão obesas apresentaram maiores valores em relação ao GSP e GC das seguintes variáveis espirométricas: volume expiratório forçado no primeiro segundo (VEF1) (p<0.05) e capacidade vital forçada (CVF) (p<0.01). No exame de manovacuometria o GO apresentou um aumento na pressão inspiratória máxima (PImáx) (p<0.01) em comparação com os outros grupos. Quanto à distribuição do volume corrente, o GO possui uma maior contribuição do compartimento abdominal (AB) na postura supina (p<0.05) em relação ao GC e GSP, enquanto que na postura sentada os grupos não diferiram em relação à distribuição dos volumes. O GO apresentou maior assincronia na postura supina (p<0.05) e maior velocidade de encurtamento (p<0.05) em relação os outros grupos. Conclusão: A obesidade em crianças/adolescentes não provoca prejuízos na função pulmonar, incrementa a força muscular inspiratória, aumenta a participação do compartimento AB e a assincronia no MTA na postura em supino, conclui-se que a postura supina associada à obesidade provoca aumento da sobrecarga do diafragma, desfavorecendo o desempenho do sistema respiratório.

Distribuição de derivados de petróleo por redes de polidutos: uma abordagem através de algoritmos evolucionários híbridos para um problema triobjetivo

An important problem faced by the oil industry is to distribute multiple oil products through pipelines. Distribution is done in a network composed of refineries (source nodes), storage parks (intermediate nodes), and terminals (demand nodes) interconnected by a set of pipelines transporting oil and derivatives between adjacent areas. Constraints related to storage limits, delivery time, sources availability, sending and receiving limits, among others, must be satisfied. Some researchers deal with this problem under a discrete viewpoint in which the flow in the network is seen as batches sending. Usually, there is no separation device between batches of different products and the losses due to interfaces may be significant. Minimizing delivery time is a typical objective adopted by engineers when scheduling products sending in pipeline networks. However, costs incurred due to losses in interfaces cannot be disregarded. The cost also depends on pumping expenses, which are mostly due to the electricity cost. Since industrial electricity tariff varies over the day, pumping at different time periods have different cost. This work presents an experimental investigation of computational methods designed to deal with the problem of distributing oil derivatives in networks considering three minimization objectives simultaneously: delivery time, losses due to interfaces and electricity cost. The problem is NP-hard and is addressed with hybrid evolutionary algorithms. Hybridizations are mainly focused on Transgenetic Algorithms and classical multi-objective evolutionary algorithm architectures such as MOEA/D, NSGA2 and SPEA2. Three architectures named MOTA/D, NSTA and SPETA are applied to the problem. An experimental study compares the algorithms on thirty test cases. To analyse the results obtained with the algorithms Pareto-compliant quality indicators are used and the significance of the results evaluated with non-parametric statistical tests.

Controle em modo dual adaptativo robusto aplicado a um sistema de geração de energia elétrica

Synchronous machines, widely used in energy generation systems, require constant voltage and frequency to obtain good quality of energy. However, for large load variati- ons, it is difficult to maintain outputs on nominal values due to parametric uncertainties, nonlinearities and coupling among variables. Then, we propose to apply the Dual Mode Adaptive Robust Controller (DMARC) in the field flux control loop, replacing the tradi- tional PI controller. The DMARC links a Model Reference Adaptive Controller (MRAC) and a Variable Structure Model Reference Adaptive Controller (VS-MRAC), incorpora- ting transient performance advantages from VS-MRAC and steady state properties from MRAC. Moreover, simulation results are included to corroborate the theoretical studies.

Energia eólica em alto mar: distribuição dos recursos e complementaridade hídrica

The stabilization of energy supply in Brazil has been a challenge for the operation of the National Interconnected System in face of hydrological and climatic variations. Thermoelectric plants have been used as an emergency source for periods of water scarcity. The utilization of fossil fuels, however, has elevated the cost of electricity. On the other hand, offshore wind energy has gained importance in the international context and is competitive enough to become a possibility for future generation in Brazil. In this scenario, the main goal of this thesis was to investigate the magnitude and distribution of offshore wind resources, and also verify the possibilities of complementing hydropower. A data series of precipitation from the Climatic Research Unit (CRU) Blended Sea Winds from the National Climatic Data Center (NCDC/NOAA) were used. According to statistical criteria, three types of complementarity were found in the Brazilian territory: hydro × hydro, wind × wind and hydro × wind. It was noted a significant complementarity between wind and hydro resources (r = -0.65), mainly for the hydrographical basins of the southeast and central regions with Northeastern Brazil winds. To refine the extrapolation of winds over the ocean, a method based on the Monin-Obukhov theory was used to model the stability of the atmospheric boundary layer. Objectively Analyzed Air-Sea Flux (OAFLUX) datasets for heat flux, temperature and humidity, and also sea level pressure data from NCEP/NCAR were used. The ETOPO1 from the National Geophysical Data Center (NGDC/NOAA) provided bathymetric data. It was found that shallow waters, between 0-20 meters, have a resource estimated at 559 GW. The contribution of wind resources to hydroelectric reservoir operation was investigated with a simplified hybrid wind-hydraulic model, and reservoir level, inflow, outflow and turbine production data. It was found that the hybrid system avoids drought periods, continuously saving water from reservoirs through wind production. Therefore, from the results obtained, it is possible to state that the good winds from the Brazilian coast can, besides diversifying the electric matrix, stabilize the hydrological fluctuations avoiding rationing and blackouts, reducing the use of thermal power plants, increasing the production cost and emission of greenhouse gases. Public policies targeted to offshore wind energy will be necessary for its full development.

Contribuições para estratégia de controle aplicada à geração fotovoltaica interconectada à rede elétrica

Generation systems, using renewable sources, are becoming increasingly popular due to the need for increased use of electricity. Currently, renewables sources have a role to cooperate with conventional generation, due to the system limitation in delivering the required power, the need for reduction of unwanted effects from sources that use fossil fuels (pollution) and the difficulty of building new transmission and/or distribution lines. This cooperation takes place through distributed generation. Therefore, this work proposes a control strategy for the interconnection of a PV (Photovoltaic) system generation distributed with a three-phase power grid through a connection filter the type LCL. The compensation of power quality at point of common coupling (PCC) is performed ensuring that the mains supply or consume only active power and that his currents have low distorcion. Unlike traditional techniques which require schemes for harmonic detection, the technique performs the harmonic compensation without the use of this schemes, controlling the output currents of the system in an indirect way. So that there is effective control of the DC (Direct Current) bus voltage is used the robust controller mode dual DSMPI (Dual-Sliding Mode-Proportional Integral), that behaves as a sliding mode controller SM-PI (Sliding Mode-Proportional Integral) during the transition and like a conventional PI (Proportional Integral) in the steady-state. For control of current is used to repetitive control strategy, which are used double sequence controllers (DSC) tuned to the fundamental component, the fifth and seventh harmonic. The output phase current are aligned with the phase angle of the utility voltage vector obtained from the use of a SRF-PLL (Synchronous Reference Frame Phase-Locked-Loop). In order to obtain the maximum power from the PV array is used a MPPT (Maximum Power Point Tracking) algorithm without the need for adding sensors. Experimental results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed control system.

iSalud: uma arquitetura para publicação e distribuição de sistemas de informação para o SUS

The Brazil Telehealth Networks Program was established by the Ministry of Health in 2007. Its main objective is to support professionals in Primary Health Care (PHC) by offering educational qualification, resulting in more favorable conditions to fixate the professional in remote areas. The formulation and management of telehealth services are performed by scientific and technical centers that are operated by public institutions of higher education and responsible for providing tools and services in the context of the regions where they are. However, one of the problems generated by this decentralization is the development of various tools with different types of language, architecture and without any regulation and integration of information with the Ministry of Health. Aiming to solve the above problem, we propose the specification, implementation and validation of an architectural model in the development and distribution of the Unified Health System software tools. This proposed architecture enables tools developed in telehealth center to be shared among the other centers, thereby preventing the unnecessary use of resources.

Modelagem e análise dinâmica de um sistema de conversão de energia eólica dotado de gerador síncrono de imã permanente utilizando a plataforma ATP

Human development requires a broad balance between ecological, social and economic factors in order to ensure its own sustainability. In this sense, the search for new sources of energy generation, with low deployment and operation costs, which cause the least possible impact to the environment, has been the focus of attention of all society segments. To do so, the reduction in exploration of fossil fuels and the encouragement of using renewable energy resources for distributed generation have proved interesting alternatives to the expansion of the energy matrix of various countries in the world. In this sense, the wind energy has acquired an increasingly significant role, presenting increasing rates of power grid penetration and highlighting technological innovations such as the use of permanent magnet synchronous generators (PMSG). In Brazil, this fact has also been noted and, as a result, the impact of the inclusion of this source in the distribution and sub-transmission power grid has been a major concern of utilities and agents connected to Brazilian electrical sector. Thus, it is relevant the development of appropriate computational tools that allow detailed predictive studies about the dynamic behavior of wind farms, either operating with isolated load, either connected to the main grid, taking also into account the implementation of control strategies for active/reactive power generation and the keeping of adequate levels of voltage and frequency. This work fits in this context since it comprises mathematical and computational developments of a complete wind energy conversion system (WECS) endowed with PMSG using time domain techniques of Alternative Transients Program (ATP), which prides itself a recognized reputation by scientific and academic communities as well as by electricity professionals in Brazil and elsewhere. The modeling procedures performed allowed the elaboration of blocks representing each of the elements of a real WECS, comprising the primary source (the wind), the wind turbine, the PMSG, the frequency converter, the step up transformer, the load composition and the power grid equivalent. Special attention is also given to the implementation of wind turbine control techniques, mainly the pitch control responsible for keeping the generator under the maximum power operation point, and the vector theory that aims at adjusting the active/reactive power flow between the wind turbine and the power grid. Several simulations are performed to investigate the dynamic behavior of the wind farm when subjected to different operating conditions and/or on the occurrence of wind intensity variations. The results have shown the effectiveness of both mathematical and computational modeling developed for the wind turbine and the associated controls.