Teses em Engenharia Elétrica (Doutorado) - PPGEE/ITEC

URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/2317

O Doutorado Acadêmico inicio-se em 1998 e pertence ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA).

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Acesso aberto (Open Access)
Abordagem Inteligente com Combinação de Características Estruturais para Detecção de Novas Famílias de Ransomware
(Universidade Federal do Pará, 2024-03-22) MOREIRA, Caio Carvalho; SALES JUNIOR, Claudomiro de Souza de; País de Nacionalidade Brasi
Ransomware é um software malicioso que tem como objetivo criptografar os arquivos do usuá- rio e exigir um resgate para desbloqueá-los. Trata-se de uma ameaça cibernética que pode causar significativos danos financeiros, além do comprometimento de privacidade e integridade dos dados. Embora os scanners de detecção baseados em assinaturas comumente combatam essa ameaça, eles falham na identificação de famílias (variantes) desconhecidas de ransomware. Um método para detectar novas ameaças sem a necessidade de executá-las é a análise estática, que inspeciona o código e a estrutura do software, juntamente com a classificação através de abordagens inteligentes. A Detecção de Novas Famílias de Ransomware (DNFR) pode ser avaliada em um cenário realista e desafiador pela categorização e isolamento de famílias para treinamento e teste. Desta forma, o objetivo desta tese é desenvolver um modelo eficaz de análise estática para a DNFR, que pode ser aplicado em sistemas Windows como uma camada adicional de segurança para verificar os arquivos executáveis no momento do recebimento ou antes de sua execução. A detecção precoce do ransomware é fundamental para reduzir a probabilidade de um ataque bem-sucedido. A abordagem proposta analisa abrangentemente os binários executá- veis, ao extrair e combinar diversas características estruturais, e os distingue entre ransomware ou software benigno empregando um modelo de votação suave que compreende três técnicas de Aprendizado de Máquina: Logistic Regression (LR), Random Forest (RF) e eXtreme Gradient Boosting (XGB). Os resultados para a DNFR demonstraram médias de 97,53% de acurácia, 96,36% de precisão, 97,52% de recall e 96,41% de F-measure. Além disso, a varredura e a predição de amostras individuais levaram uma média de 0,37 segundos. Essa performance indica sucesso na identificação rápida de variantes desconhecidas de ransomware e na adaptabilidade do modelo ao cenário em constante evolução, o que sugere sua aplicabilidade em sistemas de proteção antivírus, mesmo em dispositivos com recursos limitados. Portanto, o método oferece vantagens significativas e pode ajudar desenvolvedores de sistemas de detecção de ransomware na criação de soluções mais resilientes, confiáveis e com rápido tempo de resposta.
Acesso aberto (Open Access)
Abordagem para o desenvolvimento de um etiquetador de alta acurácia para o Português do Brasil
(Universidade Federal do Pará, 2011-10-21) DOMINGUES, Miriam Lúcia Campos Serra; FAVERO, Eloi Luiz; http://lattes.cnpq.br/1497269209026542
A etiquetagem morfossintática é uma tarefa básica requerida por muitas aplicações de processamento de linguagem natural, tais como análise gramatical e tradução automática, e por aplicações de processamento de fala, por exemplo, síntese de fala. Essa tarefa consiste em etiquetar palavras em uma sentença com as suas categorias gramaticais. Apesar dessas aplicações requererem etiquetadores que demandem maior precisão, os etiquetadores do estado da arte ainda alcançam acurácia de 96 a 97%. Nesta tese, são investigados recursos de corpus e de software para o desenvolvimento de um etiquetador com acurácia superior à do estado da arte para o português brasileiro. Centrada em uma solução híbrida que combina etiquetagem probabilística com etiquetagem baseada em regras, a proposta de tese se concentra em um estudo exploratório sobre o método de etiquetagem, o tamanho, a qualidade, o conjunto de etiquetas e o gênero dos corpora de treinamento e teste, além de avaliar a desambiguização de palavras novas ou desconhecidas presentes nos textos a serem etiquetados. Quatro corpora foram usados nos experimentos: CETENFolha, Bosque CF 7.4, Mac-Morpho e Selva Científica. O modelo de etiquetagem proposto partiu do uso do método de aprendizado baseado em transformação(TBL) ao qual foram adicionadas três estratégias, combinadas em uma arquitetura que integra as saídas (textos etiquetados) de duas ferramentas de uso livre, o TreeTagger e o -TBL, com os módulos adicionados ao modelo. No modelo de etiquetador treinado com o corpus Mac-Morpho, de gênero jornalístico, foram obtidas taxas de acurácia de 98,05% na etiquetagem de textos do Mac-Morpho e 98,27% em textos do Bosque CF 7.4, ambos de gênero jornalístico. Avaliou-se também o desempenho do modelo de etiquetador híbrido proposto na etiquetagem de textos do corpus Selva Científica, de gênero científico. Foram identificadas necessidades de ajustes no etiquetador e nos corpora e, como resultado, foram alcançadas taxas de acurácia de 98,07% no Selva Científica, 98,06% no conjunto de teste do Mac-Morpho e 98,30% em textos do Bosque CF 7.4. Esses resultados são significativos, pois as taxas de acurácia alcançadas são superiores às do estado da arte, validando o modelo proposto em busca de um etiquetador morfossintático mais confiável.
Acesso aberto (Open Access)
Uma abordagem SDN para virtualização de redes
(Universidade Federal do Pará, 2016-11-25) PINHEIRO, Billy Anderson; ABELÉM, Antônio Jorge Gomes; http://lattes.cnpq.br/5376253015721742
As Redes Virtuais Denidas por Software (virtual SDN networks - vSDNs) surgiram da associac~ao de virtualizac~ao e Redes Denidas por Software (Software-Dened Networking - SDN), proporcionando maior controle e melhor utilização dos recursos de rede. Vários trabalhos ja mostraram a viabilidade e benefícios dessa abordagem. No entanto, o tema ainda carece de soluções que possam virtualizar uma rede de forma escalável, intuitiva e simplificada. Desta forma, esta Tese propõe uma abordagem SDN para a virtualização de redes com o objetivo de reduzir as limitações em vSDNs. Sendo assim, sugere-se adotar na virtualização de rede a separação entre planos de dados (distribuído) e controle (centralizado), visão global da rede e uso de abstração de fluxo para gerir a comunicação entre os diferentes pontos. Para sustentar nossa proposição, três soluções foram desenvolvidas: o CIM-SDN (Common Information Model for Software-Dened Networking), para viabilizar o uso de representação formal dos novos elementos das vSDNs; o NVP (Network Virtualization Proxy), para prover maior escalabilidade através da separação do plano de controle em partes centralizadas e descentralizadas; e o GVL (Graph Virtualization Layer), para fornecer maior uso de abstrações entre o hypervisor e os controladores simplicando, assim, o entendimento e uso da rede. Foram realizadas provas de conceitos para as três soluções propostas, demonstrando a viabilidade da abordagem.
Acesso aberto (Open Access)
Algoritmo genético com interação social nebulosa
(Universidade Federal do Pará, 2012-04-19) TEIXEIRA, Otávio Noura; OLIVEIRA, Roberto Célio Limão de; http://lattes.cnpq.br/4497607460894318
Este trabalho apresenta um nova nova metaheurística híbrida e bioinspirada na natureza, baseada em três pilares fundamentais, que são: os Algoritmos Genéticos; a Teoria dos Jogos; e, a Lógica Nebulosa. Assim, o Algoritmo Genético com Interação Social Nebulosa, ou F-SIGA, é fundamentado e caracterizado por permitir aos indivíduos da população a possibilidade de participar do processo de Interação Social. Essa etapa é anterior ao processo de seleção para a geração dos descendentes, e nela eles podem obter ganhos através das disputas com outros indivíduos. Para isso, cada indivíduo é caracterizado por dois cromossomos, sendo um referente a solução do problema em questão; e, o outro, com a codificação genética da sua estratégia de comportamento. Como ambiente de disputas é utilizado o jogo Dilema do Prisioneiro, nas versões de 2-pessoas e N-pessoas, inclusive com a abordagem nebulosa. Além disso, os indivíduos são avaliados por uma função de fitness que engloba: a representação da solução do problema, os ganhos obtidos nas disputas e, ainda, o Fator de Experiència, que utiliza da experiência adquirida pelo indivíduo também como componente para auxiliar no processo evolutivo da população. Esta característica deu origem ao algoritmo ESIA – não previsto inicialmente – onde apenas as informações obtidas nas Interações Sociais são consideradas na seleção dos indivíduos para a etapa de reprodução. Metodologicamente, o trabalho evoluiu para o surgimento do algoritmo ESIA, que é uma nova classe de Algoritmos Evolucionários baseados em Interação Social. Sendo assim, este trabalho apresenta quatro algoritmos: o SIGA, o NpSIGA, o F-SIGA e o ESIA, com suas fundamentações teóricas e, também, resultados práticos ao aplicá-los à problemas de otimização global, com e sem restrições; e, à instâncias do Problema do Caixeiro Viajante.
Acesso aberto (Open Access)
Algoritmo memético cultural para otimização de problemas de variáveis reais
(Universidade Federal do Pará, 2019-03-29) FREITAS, Carlos Alberto Oliveira de; SILVA, Deam James Azevedo da; http://lattes.cnpq.br/8540875293894747; OLIVEIRA, Roberto Célio Limão de; http://lattes.cnpq.br/4497607460894318
A tecnologia deu grandes passos nos últimos anos, mas os recursos de computação para certas aplicações precisam de otimização para que os custos envolvidos na solução de alguns problemas não sejam altos. Existe uma área muito ampla de pesquisa para o desenvolvimento de algoritmos eficientes para problemas de otimização multimodal. Nas duas últimas décadas o uso de algoritmos evolutivos em otimização multimodal tem demonstrado ser um sucesso. Dentre esses algoritmos evolutivos, que são algoritmo de busca global, pode-se citar o uso dos Algoritmos Culturais. Um aprimoramento natural do Algoritmo Cultural é a sua hibridização com algum outro algoritmo de busca local, de forma a ter as vantagens da busca global combinada com a busca local. Entretanto os Algoritmos Culturais com busca local usados para otimização multimodal nem sempre são avaliados por testes estatísticos eficientes. O objetivo deste trabalho é analisar o comportamento do Algoritmo Cultural, com populações evoluídas pelo Algoritmo Genético, quando são utilizadas as heurísticas de busca locais: Busca Tabu, Busca de Feixe, Escalada e Recozimento Simulado. Uma das contribuições deste trabalho foi a atualização do conhecimento topográfico do algoritmo cultural pelo uso da área triangular definida pelos melhores resultados encontrados na busca local. Para realizar a análise, um algoritmo memético foi desenvolvido pela hibridização do algoritmo cultural com as heurísticas de busca local citadas, sendo selecionadas uma de cada vez. Os problemas do mundo real costumam ter características multimodais, então as avaliações foram realizadas usando funções de benchmark multimodais, que tiveram seus resultados avaliados por testes não paramétricos. Além disso, o algoritmo memético foi testado em problemas reais de otimização com restrições nas áreas de engenharia. Nas avaliações realizadas, o Algoritmo Cultural Memético desenvolvido apresentou melhores resultados quando comparado com os resultados disponíveis da literatura científica pesquisada.
Acesso aberto (Open Access)
Algoritmos culturais com abordagem memética e multipopulacional aplicados a problemas de otimização
(Universidade Federal do Pará, 2012-04-20) SILVA, Deam James Azevedo da; OLIVEIRA, Roberto Célio Limão de; http://lattes.cnpq.br/4497607460894318
Em muitos problemas de otimização há dificuldades em alcançar um resultado ótimo ou mesmo um resultado próximo ao valor ótimo em um tempo viável, principalmente quando se trabalha em grande escala. Por isso muitos desses problemas são abordados por heurísticas ou metaheurísticas que executam buscas por melhores soluções dentro do espaço de busca definido. Dentro da computação natural estão os Algoritmos Culturais e os Algoritmos Genéticos, que são considerados metaheurísticas evolutivas que se complementam devido ao mecanismo dual de herança cultura/genética. A proposta do presente trabalho é estudar e utilizar tais mecanismos acrescentando tanto heurísticas de busca local como multipopulações aplicados em problemas de otimização combinatória (caixeiro viajante e mochila), funções multimodais e em problemas restritos. Serão executados alguns experimentos para efetuar uma avaliação em relação ao desempenho desses mecanismos híbridos e multipopulacionais com outros mecanismos dispostos na literatura de acordo com cada problema de otimização aqui abordado.
Acesso aberto (Open Access)
Alocação ótima de geração distribuída em redes de distribuição utilizando algoritmo híbrido baseado em cuckoo search e algoritmo genético
(Universidade Federal do Pará, 2018-09-02) OLIVEIRA, Victoria Yukie Matsunaga de; AFFONSO, Carolina de Mattos; http://lattes.cnpq.br/2228901515752720
Esta tese de doutorado propõe um novo algoritmo Cuckoo Search (CS) chamado Cuckoo-GRN (Cuckoo Search with Genetically Replaced Nests), que incorpora benefícios do algoritmo genético (GA) no algoritmo CS. O método proposto trata os ninhos abandonados do CS de maneira mais eficiente, substituindo-os geneticamente. Isto melhora significativamente o desempenho do algoritmo, estabelecendo o equilíbrio ideal entre a diversificação e a intensificação de busca. O novo algoritmo é utilizado para otimizar a localização e o dimensionamento de unidades de geração distribuída em um sistema de distribuição, a fim de minimizar as perdas de energia ativa, melhorando a estabilidade da tensão do sistema e o perfil de tensão. Alocações de uma ou mais unidades de geração distribuída são consideradas. O algoritmo proposto é extensivamente testado em funções matemáticas de benchmark, bem como nos sistemas de distribuição de 33 e 119 barras. Os resultados da simulação mostram que o Cuckoo-GRN pode levar a uma melhora substancial de desempenho em relação ao algoritmo CS original e a outras técnicas atualmente conhecidas na literatura, não apenas em termos de convergência, mas também de precisão da solução.
Acesso aberto (Open Access)
Análise comparativa das propriedades ressonantes de nanopartículas e de nanoantenas bowtie de ouro de diferentes geometrias
(Universidade Federal do Pará, 2012-12-14) SANTOS, Thaís Lira Tavares dos; COSTA, Karlo Queiroz da; http://lattes.cnpq.br/7932708321834647; DMITRIEV, Victor Alexandrovich; http://lattes.cnpq.br/3139536479960191
Este trabalho apresenta uma análise comparativa das propriedades ressonantes de nanopartículas e de nanoantenas bowtie de ouro com novas geometrias triangulares. As geometrias propostas são as seguintes: geometrias triangulares com lados encurvados e geometrias triangulares com um dos seus vértices formado por três pontas. As propriedades investigadas são as respostas ressonantes, as distribuições espaciais do campo elétrico próximo e os comprimentos de onda ressonantes. A densidade de corrente dentro das nanoestruturas também é analisada para melhor entendimento do realce do campo elétrico próximo. Para o caso das nanoantenas bowtie, a pesquisa também é focada no estudo da influência de um substrato de dióxido de silício nas suas propriedades ressonantes e no estudo das suas características na região de campo distante (seção reta de espalhamento e diagrama de radiação). Os resultados numéricos são obtidos nas regiões do visível e do infravermelho próximo do espectro eletromagnético, simulados pela técnica de integração finita. Para as nanopartículas isoladas, esses resultados mostram que as geometrias sugeridas possuem intensidade de campo elétrico próximo em torno de 160% mais alta e comprimento de onda ressonante 15% deslocado para o vermelho, comparadas com a geometria triangular equilateral. Já no caso das nanoantenas bowtie, as novas geometrias possuem intensidade de campo elétrico próximo em torno de 90% mais alta e comprimento de onda ressonante 15% deslocado para o azul, comparadas com a nanoantena bowtie triangular equilateral. Os resultados deste trabalho podem servir para modelagem, fabricação e projeto de nanopartículas e de nanoantenas bowtie de ouro para diferentes aplicações, tais como microscopia e sensores de fibra óptica.
Acesso aberto (Open Access)
Análise de dados e definição de indicadores para a regulação de usinas termelétricas dos sistemas isolados
(Universidade Federal do Pará, 2006-11-28) CONDE, Cláudio Luciano da Rocha; PINHO, João Tavares; http://lattes.cnpq.br/0847897516772421; BRANCO, Tadeu da Mata Medeiros; http://lattes.cnpq.br/8911039344594817
Esta tese tem por objetivo a definição de um sistema de coleta de dados remoto, eficiente e de baixo custo, para monitoração dos parâmetros elétricos e de consumo de combustível das usinas termelétricas dos sistemas isolados, quase todas localizadas na Região Amazônica. Essas usinas apresentam problemas relacionados à dificuldade de acesso e à ausência de informações que permitam uma gestão adequada da qualidade do fornecimento e dos combustíveis consumidos. A análise dos dados obtidos através da implantação do sistema proposto em quatro usinas do Estado do Pará possibilitou, entre outros resultados, o desenvolvimento de um indicador (IMU) adequado ao planejamento de curto e médio prazos. A conclusão da viabilidade da solução proposta para melhoria da eficiência operacional e do controle regulatório levou à definição de critérios para implantação de sistemas de coleta de dados em todos os sistemas isolados do Brasil, consolidado em regulação específica da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL).
Acesso aberto (Open Access)
Análise de desempenho de algoritmos para classificação de sequências representando faltas do tipo curto-circuito em linhas de transmissão de energia elétrica
(Universidade Federal do Pará, 2019-12-05) FREIRE, Jean Carlos Arouche; MORAIS, Jefferson Magalhães de; http://lattes.cnpq.br/5219735119295290; CASTRO, Adriana Rosa Garcez; http://lattes.cnpq.br/5273686389382860
A manutenção da qualidade de energia em sistemas elétricos de potência depende do tratamento dos principais distúrbios que possam surgir em sua geração, transmissão e distribuição. Dentro deste contexto, muitos estudos vêm sendo desenvolvidos com o objetivo de realizar a detecção e classificação de faltas do tipo curto-circuito em sistemas elétricos através da análise do comportamento do sinal elétrico. Os sistemas de classificação de faltas em linha de transmissão podem ser divididos em dois tipos: sistemas de classificação on-line e pós-falta. No cenário pósfalta as sequências do sinal a serem avaliadas para a classificação possuem comprimento (duração) variável. Na classificação de sequências é possível utilizar classificadores convencionais tais como Redes Neurais Artificiais, Máquinas de Vetores de Suporte, K-vizinhos mais próximos e Árvore de Decisão (Floresta aleatória). Nestes casos, o processo de classificação geralmente requer um pré-processamento das sequências ou um estágio de front end que converta os dados bruto em parâmetros sensíveis para alimentar o classificador, o que pode aumentar o custo computacional do sistema de classificação. Uma alternativa para este problema é a arquitetura de classificação de sequências baseada em quadros (FBSC - Frame Based Sequence Classification). O problema da arquitetura FBSC é que esta possui muitos graus de liberdade na concepção do modelo (front end mais classificador) devendo este ser avaliado usando um conjunto de dados completo e uma metodologia rigorosa para evitar conclusões tendenciosas. Considerando a importância do uso de metodologias para classificação de faltas do tipo curto-circuito eficientes e principalmente com baixo custo computacional, este trabalho apresenta os resultados do estudo desenvolvido de análise do algoritmo KNN (K-vizinhos mais próximo) associado a medida de similaridade de Alinhamento Temporal Dinâmico (DTW) e do algoritmo HMM (Modelo Oculto de Markov) para a tarefa de classificação de faltas. Estas duas técnicas permitem o uso direto dos dados sem a necessidade de utilização de front ends, além de possuírem a capacidade de poder tratar séries temporais multivariadas e de tamanho variável, que é o caso das sequências de sinais para o caso pós-falta. Para desenvolvimento dos dois sistemas propostos para classificação foram utilizados dados simulados de faltas do tipo curto-circuito oriundos da base de dados pública UFPAFaults. Para comparação de resultados com metodologias já apresentadas na literatura para o problema, foi também avaliada, para o mesmo banco de dados, a arquitetura FBSC. No caso da arquitetura FBSC, diferentes front ends e classificadores foram utilizados. A avaliação comparativa foi realizada a partir da medida de taxa de erro, custo computacional e testes estatísticos. Os resultados obtidos mostraram que o classificador baseado no HMM se mostrou mais adequado para o problema de classificação de faltas do tipo curto-circuito em linhas de transmissão.
Acesso aberto (Open Access)
Análise de esforços eletromagneto-mecânicos nos enrolamentos de um transformador sob condições de correntes de inrush
(Universidade Federal do Pará, 2016-04-27) FONSECA, Wellington da Silva; SOEIRO, Newton Sure; http://lattes.cnpq.br/7303174583088137; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
Esta tese apresenta uma análise do efeito das forças devido ao campo eletromagnético na deformação estrutural, estresses e fator de segurança em transformadores de potência quando estes são submetidos às correntes de energização ou correntes de inrush. A metodologia adotada baseia-se em uma avaliação magneto-mecânica do transformador através do método dos elementos finitos (MEF). Nesta perspectiva, a condição operacional de energização do transformador é considerada para estimar com precisão a densidade de campo magnético na estrutura ferromagnética deste e para encontrar na sequência os valores das tensões mecânicas ou forças nas direções axiais e radiais resultantes sobre os enrolamentos. Com este objetivo é implementado uma modelagem Bidimensional (2D) e tridimensional (3D) das estruturas discretizadas do transformador, em softwares consolidados em meios técnicos e acadêmicos, sendo estes baseados no Método de Elementos finitos, visando assim, a obtenção de resultados mais precisos no cálculo das variáveis descritas. São realizadas comparações entre os resultados provenientes do método numérico com aqueles obtidos via métodos analíticos, demonstrando que o MEF pode prever com mais precisão a distribuição dos estresses ao longo dos enrolamentos dos transformadores quando submetidos a condições limites de operação como as que ocorrem durante as correntes de inrush. São apresentados ainda resultados da densidade de fluxo magnético no transformador, mostrando que quando correntes elevadas circulam nos seus enrolamentos concêntricos, estas alteram o caminho do fluxo, provocando um acréscimo significativo do campo de dispersão e consequentemente das forças radiais e axiais. Com os resultados obtidos para o comportamento estrutural dos enrolamentos durante as correntes de inrush observou-se também que nos extremos dos enrolamentos, pontos onde se localizam os espaçadores, apresentam uma fragilidade estrutural maior devido às forças eletromagnéticas axiais. Este fato também implica em uma redução do fator de segurança nos extremos dos enrolamentos, o que deve ser considerado no projeto dos transformadores de potência.
Acesso aberto (Open Access)
Análise de estruturas planares em THz baseadas em grafeno
(Universidade Federal do Pará, 2016-01-28) NASCIMENTO, Clerisson Monte do; DMITRIEV, Victor Alexandrovich; http://lattes.cnpq.br/0684541646225359
Neste trabalho são analisadas as propriedades de espalhamento de ondas eletromagnéticas no grafeno na faixa de frequências de THz, bem como dispositivos plasmônicos baseados em estruturas planares deste material na mesma faixa de frequências. O trabalho está apresentado na forma de agregação de quatro artigos científicos. O primeiro artigo faz uma análise numérica da propagação de ondas plasmônicas em elementos de grafeno submetidos à incidência de ondas em THz. A influência de fatores como geometria, potencial químico ângulo de incidência e polarização são analisados. O resultado deste artigo foi base para a proposta de dois dispositivos (artigos 2 e 3) baseados em superfícies seletivas de frequência (FSS) que operam na faixa de THz e compostos unicamente por elementos de grafeno e substrato dielétrico, sem a necessidade de inserção de outros metais. O primeiro dispositivo consiste em um filtro eletromagnético construído por um arranjo de anéis espessos de grafeno postos em ambos os lados de um substrato dielétrico. O segundo apresenta a proposta inédita de um dispositivo multifuncional baseado em grafeno que pode operar tanto como um filtro eletromagnético, dinamicamente ajustável, quanto como uma chave eletromagnética. Ambos os dispositivos operam baseados no efeito de Fano ressonância. O quarto artigo apresenta um método de análise de FSS baseada em teoria de grupos e que utiliza as componentes transversais e longitudinais da corrente induzida na estrutura. Este método permite prever maior informação acerca das propriedades do dispositivo, quando comparado a aproximações existentes que se baseiam somente as componentes longitudinais da corrente. Como aplicação deste método, é sugerido e analisado um arranjo periódico de elementos de grafeno.
Acesso aberto (Open Access)
Análise de risco de geração de eletricidade com sistemas fotovoltaicos conectados à rede usando o método de Monte Carlo
(Universidade Federal do Pará, 2015-01-15) PEREIRA, Edinaldo José da Silva; PINHO, João Tavares; http://lattes.cnpq.br/0847897516772421
Este trabalho apresenta uma análise de risco da viabilidade econômica para sistemas de geração de energia elétrica, baseada no Método de Monte Carlo. Inicialmente apresenta-se uma visão do estado-da-arte da participação das principais fontes de energias renováveis no mundo, em particular no Brasil, com o intuito de destacar a importância das mesmas no cenário mundial. O uso eficiente e racional da energia é evidenciado quando do projeto de qualquer edificação energeticamente eficiente, sendo o prédio do GEDAE/UFPA apresentado como exemplo de edificação que busca aplicar as características de eficiência energética, arquitetura bioclimática e conforto ambiental. Fundamentado no prédio do GEDAE/UFPA, um de seus SFCRs, tomado como exemplo, é apresentado e sua análise econômica é realizada usando inicialmente uma abordagem determinística e posteriormente uma análise probabilística, via Método de Monte Carlo. O custo da energia elétrica produzida e o valor presente líquido são primeiramente usados como variáveis dependentes nesta última análise, tendo em vista a fácil interpretação das mesmas. A taxa interna de retorno modificada e o payback descontado são variáveis dependentes usadas posteriormente para melhor qualificar a decisão do investidor frente aos riscos apresentados, já que o uso apenas das duas primeiras pode conduzir, como foi o ocorrido no estudo de caso analisado, a resultados com riscos comparáveis entre as alternativas propostas no trabalho. No Brasil, diante da ausência de uma política eficaz para desenvolvimento dos SFCRs no país, uma proposta para alavancar a nível nacional o uso destes sistemas é apresentada, quantificando o risco assumido pelo investidor e pelo Governo Federal ao adotar a referida proposta. Os resultados obtidos mostram que os SFCRs no Brasil praticamente alcançaram a paridade tarifária para consumidores residenciais trifásicos. Além disto, a cada ano de manutenção da proposta de adoção de incentivo apresentada, aqui chamada de bônus verde, mais de 800 MWp poderiam ser adicionados à matriz energética brasileira. E se nesta proposta, fosse aplicada uma redução de impostos de importação ou um incentivo para o estabelecimento de uma indústria nacional do setor que alcançasse uma diminuição nos preços de aquisição do conjunto gerador fotovoltaico/inversor de até 20 %, poderia haver uma inserção anual de quase 1 GWp na matriz energética nacional, com um tempo de recuperação de investimento pelo produtor menor que seis anos.
Acesso aberto (Open Access)
Análise de sensores plasmônicos baseados em Nano estruturas estratificadas utilizando o Método das imagens complexas discretas
(Universidade Federal do Pará, 2018-05-11) SOUZA, Nadson Welkson Pereira de; COSTA, Karlo Queiroz da; http://lattes.cnpq.br/7932708321834647
Nesta tese, apresenta-se a análise teórica de um sensor de ressonância plasmônica de superfície (SPR) acoplado a nanopartículas metálicas. O sensor é considerado na configuração de Emissão Acoplada de Plasmon de Superfície (SPCE), onde as nanopartículas metálicas (ou analitos) são modeladas por dipolos equivalentes localizados acima do sensor. Um conjunto completo de funções diádicas de Green para o campo elétrico é derivado para meios planares, multicamadas e uniaxiais em uma forma computacionalmente eficiente e conveniente para aplicações que utilizem-se do Método das Imagens Complexas Discreta (DCIM) com a utilização do Generalized Pencil of Function Method (GPOF). O princípio da deformação do caminho complexo em um contorno de dois níveis é empregado para expressar uma integral original como uma soma de imagens complexas. Apresenta-se resultados de ressonância plasmônica de superfície, reflexão, campo próximo e distante de sensores planares e descreve-se como estas nanopartículas influenciam na capacidade de aumentar a intensidade de campo próximo e alterar a resposta de sensibilidade destes sensores ópticos. Além disso, para comparação, alguns resultados são calculados por métodos numéricos e experimentais. Os resultados mostram uma boa concordância, o que prova que o DCIM é um método teórico eficiente e poderoso para analisar sensores SPR na configuração SPCE.
Acesso aberto (Open Access)
Análise de sistemas não-lineares e síntese de operadores inversos por séries de volterra diagonais
(Universidade Federal do Pará, 2019-08-22) TEIXEIRA, Raphael Barros; BAYMA, Rafael Suzuki; http://lattes.cnpq.br/6240525080111166; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
Este trabalho propõe estratégias inovadoras de análise de sistemas não-lineares e de síntese de operadores inversos por meio das séries de Volterra diagonais. Ao expressar a saída explicitamente a partir da entrada as séries de Volterra possibilitam a análise não-linear no domínio da frequência. Contudo, a natureza multidimensional do modelo confere diversas dificuldades ao seu uso sistemático. Este trabalho lança um novo olhar sobre as chamadas séries de Volterra em coordenadas diagonais, com as quais operadores Volterra são expressos como um conjunto de filtros lineares e unidimensionais que processam termos polinomiais não lineares da entrada. A proposição da forma racional para estes filtros conduz a modelos Volterra exatos e compactos, que exibem uma conexão direta com formalismos não-lineares modernos, notadamente os modelos estruturados em blocos, de Wiener e de Hammerstein, e os modelos polinomiais não-lineares auto-regressivos com entrada (NARX). Em particular, propõe-se uma estratégia para a obtenção de modelos Volterra diagonais a partir dos NARX polinomiais. A estratégia é denominada de método derivativo, em razão de depender apenas de resultados consagrados do cálculo diferencial. Isso é importante porque um modelo NARX pode se ajustar relativamente bem a dados experimentais para descrever uma ampla variedade de sistemas. O estudo subsequente da série de Volterra surge como um passo adicional natural de análise. Este resultado abre possibilidades também para a síntese não-linear. Um problema que tem recebido atenção crescente na engenharia de sistemas é o da síntese de operadores não-lineares inversos, pelos quais se busca reverter distorções geradas pelo sistema, preservando a integridade da informação de interesse. Neste caso propõe-se uma estratégia de síntese de operadores Volterra diagonais inversos, na topologia de pós-inversão, para classes particulares de modelos polinomiais não-lineares. Trata-se de uma abordagem numérica onde a síntese é conduzida por um problema de otimização que se inspira no clássico operador inverso de ordem p. Palavras Chave: Sistemas não-lineares, série Volterra diagonais, identificação de sistemas, análise não-linear, inversão dinâmica.
Acesso aberto (Open Access)
Análise do enxofre corrosivo em óleo mineral isolante e remoção do dibenzil dissulfeto com nanotubos de carbono baseados em matriz metálica
(Universidade Federal do Pará, 2012-05-07) SARAIVA, Augusto Cesar Fonseca; DEL NERO, Jordan; http://lattes.cnpq.br/5168545718455899
Falhas inesperadas em transformadores levaram a identificação da formação de sulfeto de cobre, depositado sobre os condutores, avaliando-se da presença qualitativa de enxofre corrosivo resultando na alteração da norma brasileira ABNT NBR 10505, que avalia a presença de enxofre corrosivo em óleo mineral, alterando-se o tempo e a temperatura de ensaio para 150 °C por 48 horas. Realizando-se a especiação química de compostos organosulfurados via cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas, onde foram encontrados 13 compostos sulfurados no óleo Nynas e 9 compostos no óleo da Petrobras, sendo o dibenzil dissulfeto (DBDS) o de maior concentração, encontrado apenas no óleo Nynas. Para realizar a determinação da presença do DBDS em óleo mineral isolante foi desenvolvido um método através de cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas, e por este método foi possível quantificar o teor de DBDS em amostras de OMI oriundas de transformadores de potência. Foi avaliado o processo de passivação do cobre por benzotriazol e tolutriazol, utilizados como aditivos anticorrosivos no núcleo dos equipamentos elétricos, verificando-se que o efeito da adição agente de passivação torna-se ineficaz com o passar do tempo. A solução para a remoção de DBDS em óleo mineral foi a utilização de nanotubo de carbono baseado em matriz metálica (NTC/Al) como agente de remoção do DBDS. Verificou-se que o agente de adsorção foi capaz de efetuar a remoção total do DBDS do OMI até um volume de 4000 mL de óleo contaminado com DBDS.
Acesso aberto (Open Access)
Análise e modelagem em larga escala para as frequências 8, 9, 10 e 11 ghz em ambientes indoor
(Universidade Federal do Pará, 2019-12-06) BATALHA, Iury da Silva; BARROS, Fabrício José Brito; http://lattes.cnpq.br/9758585938727609; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
Dentro do contexto de estudos relacionados a radio propagação, esta tese apresenta uma proposta de modelagem em larga-escala da perda de propagação para as bandas 8, 9, 10 e 11 GHz em relação ao número de paredes, distância e polarização. Foram feitas campanhas de medições no corredor do Anexo II e em laboratório de ensino localizados na Universidade Federal do Pará. A campanha de medições foi realizada utilizando antenas cornetas direcionais co-polarizadas em V-V e H-H e com polarização cruzada V-H em condições de Linha de visada (LoS - Line-of-sight) e sem Linha de Visada (NLoS - non-line-of-sight), o transmissor foi fixado dentro do ambiente com potência de transmissão de 0 dBm com disposição de antenas em V-V e H-H e 15 dBm para V-H. Foram utilizadas antenas direcionais para transmissor e receptor com elevação de 29.3∘ e azimute de 29∘ para as frequências 8, 9, 10 e 11 GHz. Foi aplicada a técnica Mínimos Quadrados Lineares (Minimum Mean Square Error - MMSE) para determinar os valores dos parâmetros das equações como: PLE, XPD, HHPD e OPLE. O modelo proposto para perda de propagação apresentou resultados satisfatórios em comparação com os dados medidos apresentando um desvio padrão baixo. Também é apresentada uma análise de desvio padrão pontoa- ponto dentro dos dois ambientes para as frequências estudadas. Para o corredor os valores de desvio padrão utilizando antenas polarizadas V-V foram de 7, 7.5, 5.6 e 5 dB e para antenas com polarização cruzada V-H foram de 5, 6.2, 2.3 e 3.5 dB para as frequências 8, 9, 10 e 11 GHz respectivamente. Para o laboratório os valores de desvio padrão para antenas V-V obteve 7, 7, 6.5 e 7.3 dB e para antenas com polarização H-H resultaram os valores de 9.3, 6.1, 6.1 e 6 dB. O fator de perda por polarização (XPD) apresentado na extensão do modelo CIX para o corredor apresentaram valores de 19.3, 28.7, 21.3 e 14.3 para as frequências de 8, 9, 10 e 11 GHz, respectivamente.
Acesso aberto (Open Access)
Análise e otimização de coberturas de invisibilidade esféricas estratificadas em camadas homogêneas e isotrópicas
(Universidade Federal do Pará, 2012-06-29) MARTINS, Tiago Carvalho; DMITRIEV, Victor Alexandrovich; http://lattes.cnpq.br/3139536479960191
Neste trabalho, foram analisadas e otimizadas coberturas de invisibilidade estratificadas em camadas esféricas concêntricas constituídas por materiais dielétricos homogêneos e isotrópicos, em que tanto a seção reta de espalhamento total quanto o número de camadas foram minimizados. Também foram realizadas otimizações para aumentar a faixa de frequências na qual h´a invisibilidade, para isso, efeitos dispersivos foram levados em conta. Foram obtidas coberturas discretizadas (obtidas a partir de coberturas anisotrópicas) com reduções significativas (maiores do que 20 dB) da seção reta radar com relação ao espalhador sem cobertura em todas as direções de espalhamento, quando apenas 20 camadas foram utilizadas. Valores de redução equivalentes foram obtidos na literatura com no mínimo 80 camadas. Esses resultados foram obtidos em microondas. Nós obtivemos uma redução, com relação a esfera sem cobertura, de 32 dB na seção reta de espalhamento total para uma cobertura estratificada (não obtida a partir de camadas anisotrópicas) em apenas 13 camadas. Esses resultados foram obtidos em microondas. Nós otimizamos coberturas de invisibilidade dispersivas que apresentaram uma faixa de largura 5,4 vezes maior do que a que seria obtida sem considerar os efeitos dispersivos, na faixa de microondas. Foram projetadas coberturas de invisibilidade que funcionam em frequências ópticas, para uma faixa de frequências.
Acesso aberto (Open Access)
Análise magnética e mecânica em transformadores sob correntes de energização e energização solidária
(Universidade Federal do Pará, 2019-10-01) LIMA, Diorge de Souza; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813
O transformador de potência é um dos equipamentos mais importantes no sistema elétrico de potência, permitindo a viabilidade da conexão dos centros geradores aos centros consumidores, mesmo estando a longas distâncias. O seu funcionamento de forma confiável e contínuo é de fundamental importância para a manutenção do serviço estando sujeitos a vários tipos de perturbações que podem acarretar em falhas. Nesta perspectiva, a realização de estudos do comportamento dinâmico dos enrolamentos de transformadores por meio de simulações computacionais, tem sido amplamente utilizada para avaliar de forma segura e precisa o seu funcionamento. Portanto, neste documento é apresentada a metodologia para investigação em um transformador de potência de 50 MVA por meio do método de elementos finitos para análise estática e no domínio do tempo. Com isso, o estudo foi realizado por meio de acoplamentos magneto-mecânico. Na primeira análise (estudo do circuito), utilizou-se do software ATPDraw para obter o comportamento da corrente de inrush e energização solidária durante a energização do banco de transformadores. Por conseguinte, no software ANSYS MAXWELL foram realizados os estudos magnéticos. Para isso, um modelo em 3D próximo ao real foi utilizado (levando em consideração as características da laminação do núcleo e dos enrolamentos, sendo alguns destes em formato de discos). Com isso, são apresentados como resultados o comportamento da indução magnética e das forças magnéticas nos enrolamentos do equipamento. Por fim, no software ANSYS STRUCTURAL foram realizados os estudos estruturais (mecânicos). Ainda, da mesma forma como anteriormente, foi utilizado um modelo em 3D próximo ao real, apresentando como resultados o comportamento da deformação total no enrolamento, o estresse mecânico sofrido e o grau de segurança durante a ocorrência da energização. Nas análises estáticas foram considerados três condições de operação: condição nominal, energização solidária e corrente de inrush. Para a condição nominal, utilizou-se dos dados de placa do equipamento, para a condição de energização (energização solidária e corrente de inrush) foi utilizado a maior amplitude obtida durante a simulação. Ressalta-se que para a análise no domínio do tempo, somente a condição da corrente de inrush foi analisada, tanto pelo elevado custo computacional exigido quanto por ser a pior condição constada na análise estática.
Acesso aberto (Open Access)
Análise multifísica e experimentos em sensores ópticos usados na medição de temperatura em rotores de hidrogeradores
(Universidade Federal do Pará, 2017-04-12) LEITE, Reinaldo Corrêa; DMITRIEV, Victor Alexandrovich; http://lattes.cnpq.br/0684541646225359
As Redes de Bragg oferecem novas possibilidades para se monitorar de forma precisa a temperatura do rotor de hidrogeradores. Dezenas de sensores podem ser montados em série em uma única fibra e ser usados para medir a temperatura em diversos pontos do enrolamento do rotor. Tais sensores são instalados diretamente na superfície do enrolamento do rotor sendo isolados termicamente do ar por uma camada de silicone. Por causa do gradiente de temperatura nesta estrutura, o sensor fica exposto a estresses termomecânicos que podem vir a deformá-lo. Como os sensores baseados em Redes de Bragg são sensíveis tanto à temperatura com à deformação mecânica, o conhecimento de cada efeito separadamente torna-se necessário para garantir que as leituras de temperatura não sejam afetadas pela deformação mecânica. Resultados experimentais obtidos em maquete que simula o enrolamento do rotor com termistores e sensores baseados em Redes de Bragg mostraram que as leituras de temperatura feitas pelos sensores ópticos à Redes de Bragg estavam cerca de 4,5°C superiores àquelas feitas pelos termistores usados como referência. Simulações multifísicas foram conduzidas para calcular a deformação e a temperatura no conjunto de montagem do sensor óptico. Os resultados teóricos e experimentais estão em acordo e mostram que o gradiente de temperatura através do conjunto de montagem do sensor óptico é suficiente causar uma deformação capaz de fazer surgir um tensão axial no sensor provocando um erro de leitura.