Dissertações em Engenharia Elétrica (Mestrado) - PPGEE/ITEC

URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/2316

O Mestrado Acadêmico inicou-se em 1986 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)
A machine learning framework for ECG biometric system
(Universidade Federal do Pará, 2020-02-28) SANTOS, Alex Barros dos; ROSÁRIO, Denis Lima do; http://lattes.cnpq.br/8273198217435163; CERQUEIRA, Eduardo Coelho; http://lattes.cnpq.br/1028151705135221; https://orcid.org/0000-0003-2162-6523
Acesso aberto (Open Access)
Impacto dos harmônicos de tensão na temperatura e desempenho de motores elétricos classes IE2, IE3 E IE4.
(Universidade Federal do Pará, 2020-02-19) MUÑOZ TABORA, Jonathan; MATOS, Edson Ortiz de; http://lattes.cnpq.br/0241051151153034; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
A introdução de novas tecnologias, assim como a melhoria de materiais e processos, contribuiu para acelerar o crescimento da eficiência dos motores elétricos de indução (Induction Motors, IM). Atualmente no mercado é possível observar a disponibilidade de IM das classes de IE3 e IE4, bem como motores com menores eficiências, da mesma forma que propostas para IM classe IE5 estão sendo desenvolvidas. Esta dissertação visa mostrar o impacto dos harmônicos de tensão de 2ª, 3ª, 5ª e 7ª ordem, na temperatura e desempenho de motores elétricos classes IE2, IE3 e IE4, sendo o último um motor híbrido de imãs permanentes e gaiola de esquilo (Line Start Permanent Magnet Motor, LSPMM´s). As medições foram divididas em duas etapas, primeiro alimentando cada um dos motores com tensões sem distorção e logo inserindo cada um dos harmônicos de forma individual e combinada em porcentagens de 2% até atingir um 25%. Melhorias consideráveis em relação à temperatura e consumo são notáveis no caso do motor híbrido classe IE4, no entanto, este motor também apresentam desvantagens em sua resposta em comparação com as classes IE2 e IE3, principalmente na presença de harmônicos. Também é apresentado como a presença de harmônicos individuais nos motores elétricos, resulta na aparição de outras harmônicos, de acordo com a porcentagem de distorção presente. Finalmente e visando prever a variação da temperatura em relação à porcentagem de distorção, modelos que representassem esse comportamento foram criados, os quais representam estimações da variação da temperatura e a porcentagem de distorção inserida no motor.
Acesso aberto (Open Access)
Mobility and cloud management in wireless heterogeneous 5g networks
(Universidade Federal do Pará, 2020-06-30) PACHECO, Lucas de Sousa; ROSÁRIO, Denis Lima do; http://lattes.cnpq.br/8273198217435163; HTTPS://ORCID.ORG/0000-0003-1119-2450; CERQUEIRA, Eduardo Coelho; http://lattes.cnpq.br/1028151705135221; https://orcid.org/0000-0003-2162-6523
O ramo de gerência de mobilidade de redes é responsável pelos protocolos e ações tomadas pela rede para garantir continuidade dos serviçoos consumidos por usuários móveis. Nesta dissertação é analisado como as redes de próxima geração abrirão caminho para a distribuição de vídeo em redes veiculares (VANETs), compostas por uma infraestrutura heterogênea ultradensa, unindo tecnologias de comunicação sem fio existentes para obter maior eficiência espectral. E apresentado um algoritmo de handover chamado HoVe. Baseado em vários critérios para distribuição de vídeo em VANETs 5G ultradensas. Resultados de simulação mostram a eficiência do HoVe em fornecer vídeos com qualidade 19% superior a algoritmos do estado-da-arte, melhorando a taxa de entrega de pacotes em pelo menos 30%. Este trabalho estuda um caso particular de VANETs que se beneficia da computação na borda da rede, o caso de Veículos Autonômos Conectados, ou CAVs. A computação de borda e em névoa são soluções emergentes para processamento remoto de dados para veículos autônomos. Este trabalho propõee o algoritmo MOSAIC para migração de serviço e gerenciamento de recursos para comunicação entre camadas e entre camadas na computação de borda e em névoa. Resultados da simulação mostram a eficiência do algoritmo proposto com melhor desempenho de ate 50% em termos de latência e cinco vezes menos falhas de migração.
Acesso aberto (Open Access)
Fuzzy c-means based gateway placement algorithm for lorawan
(Universidade Federal do Pará, 2020-02-27) MATNI NETO, Nagib Coelho; CERQUEIRA, Eduardo Coelho; http://lattes.cnpq.br/1028151705135221; HTTPS://ORCID.ORG/0000-0003-2162-6523; ROSÁRIO, Denis Lima do; http://lattes.cnpq.br/8273198217435163; https://orcid.org/0000-0003-1119-2450
Acesso aberto (Open Access)
Uma Proposta de arquitetura de big data para detecção de fake news.
(Universidade Federal do Pará, 2020-01-24) QUEIROZ, Daniele Moura de; FRANCÊS, Carlos Renato Lisboa; http://lattes.cnpq.br/7458287841862567
Nos últimos anos, uma grande quantidade de informações tem sido veiculada através da internet, especialmente em mídias sociais, proporcionando uma maior facilidade na obtenção de conhecimentos sobre diversos temas, mas tornando as pessoas suscetíveis a informações falsas que podem acarretar danos variados. Apesar de não ser um fenômeno recente, o compartilhamento de notícias falsas tem sido motivo de preocupação por parte de especialistas e da população em geral, uma vez que pode ocasionar impactos de proporções nacionais e até mundiais. A veiculação de fake news pode ocasionar danos diversos, desde financeiros a prejuízos relacionados com difamação, injúria, ofensa, reputação ou dignidade de pessoas ou organizações. A disseminação destas informações falsas tornou difícil detectar fontes de notícias confiáveis, aumentando a necessidade de ferramentas computacionais que sejam capazes de auxiliar na identificação da confiabilidade do conteúdo digital. Ademais, a quantidade massiva de dados gerados diariamente em alta velocidade e com diferentes tipos de formatos tais como textos, imagens, vídeos e áudios, torna a análise destes dados um grande desafio. Com o advento das tecnologias de Big Data, é possível utilizar uma gama de ferramentas e técnicas para armazenar, processar e analisar, de maneira eficiente, o massivo volume de dados, de forma a contribuir com a investigação da credibilidade de notícias divulgadas e compartilhadas por meio da internet. Este trabalho discute a importância do Big Data para o combate às fake news, pautado em um apropriado enquadramento conceitual e tecnológico, e apresenta uma proposta de arquitetura de Big Data para armazenamento, processamento e análise de grandes conjuntos de dados, objetivando auxiliar na investigação da veracidade de notícias. Para tanto, foram realizados experimentos utilizando uma massa de dados contendo formatos distintos, ou seja, dados estruturados e não estruturados, extraídos a partir de fontes de notícias e formando um corpus composto por notícias falsas e verdadeiras, totalizando 10700 notícias. Essa massa de dados foi armazenada em um cluster Hadoop, utilizando o sistema de arquivos distribuído denominado HDFS (Hadoop Distributed File System). O processamento do corpus ocorreu através do modelo de programação MapReduce e a classificação das notícias foi realizada através do algoritmo Naive Bayes da biblioteca Mahout, obtendo-se uma acurácia de 99,74%. Os resultados preliminares produzidos pelo desenvolvimento deste estudo revelam uma arquitetura capaz de armazenar, processar e analisar Big Data no contexto do combate às fake news.
Acesso aberto (Open Access)
Circulador de 4 portas baseado em um ressonador elíptico de grafeno na região terahertz.
(Universidade Federal do Pará, 2020-01-20) OLIVEIRA, Thiago Lima de; DMITRIEV, Victor Alexandrovich; http://lattes.cnpq.br/3139536479960191
Um novo tipo de circulador de quatro portas baseado em grafeno para a faixa de frequência terahertz é proposto e analisado neste trabalho. O mesmo é constituído de dois guias de ondas paralelos acoplados lateralmente a um ressonador magnetizado em forma de elipse. A secção transversal dos componentes apresenta uma estrutura com três camadas consistindo de grafeno, dióxidos de sílica e silício. O ressonador de grafeno é magnetizado normalmente em seu plano por um campo magnético externo DC. O princípio físico do dispositivo é baseado na ressonância dipolar da cavidade ressonante de grafeno magnetizado. Utilizando a Teoria de Grupos Magnéticos, conseguimos analisar as matrizes de espalhamento das componentes de simetria do dispositivo. Além disso, foi usada a Teoria de Modos Acoplados Temporal, com o intuito de analisar analiticamente as características do dispositivo. Investigou-se a influência de diferentes parâmetros sobre as características do circulador através do software Comsol Multiphysics. Simulações numéricas demonstram o isolamento das portas 3 e 4 em torno de -32,6 dB e -16,2 dB, perdas de inserção em torno de -2,5 dB, reflexão em torno de -20,3 dB e 5,7% de largura de banda com a frequência central de 5,03 THz. O campo magnético DC de polarização aplicado é de 0,8 T. A frequência central do circulador pode ser controlada pela mudança na energia de Fermi do grafeno. Por fim, foi feito uma comparação entre o modelo numérico e analítico do dispositivo, através das ferramentas citadas.
Acesso aberto (Open Access)
. Clusterização, classificação e predição de “pré-efeito anódico” de cuba eletrolítica de alumínio primário
(Universidade Federal do Pará, 2020-08-21) CONTE, Bruno Nicolau Magalhães de Souza; OLIVEIRA, Roberto Célio Limão de; http://lattes.cnpq.br/4497607460894318
O setor industrial é um dos principais responsáveis pela grave situação ambiental do planeta e também por crescentes exigências legais, com relação aos resíduos gerados. Em contrapartida, muitas empresas têm reagido pró ativamente, a partir da implantação de estratégias de gestão como: produção limpa, certificação ambiental, redução de resíduos tóxicos, reciclagem, consumo sustentável e reuso, principalmente. É oportuno ressaltar, que o processo de redução de alumínio é responsável por uma grande quantidade de emissão de gases causadores do efeito estufa e, assim, promove impactos ambientais e alterações climáticas graves. Durante o processo de redução de alumínio, a ocorrência do efeito anódico provoca um aumento extremo na tensão da cuba e, consequentemente, uma elevação na temperatura do banho, com temperaturas altíssimas, resultado em um distúrbio térmico, com a possibilidade de ocorrer o derretimento da camada isolante da cuba e as consequências finais são a perda de produção em toda a linha de cubas, sua vida útil diminuída e a produção de gases PFCs. Buscando uma estratégia apoiada na sustentabilidade, tento em vista a problemática do agravamento do Efeito Estufa, o aumento extremo na tensão do forno e, consequentemente, a perda de produção em toda a linha de cubas, este trabalho propõe o uso de uma Rede Neural Artificial junto com algoritmos de Clusterização para criar automaticamente os rótulos de pré-Efeito anódico, e assim, predizer o comportamento dinâmico não-linear da ocorrência do pré-efeito anódico do forno da indústria de redução de alumínio primário, com base em dados reais das cubas eletrolíticas. Com a utilização desses modelos de Machine Learning pode-se prever a ocorrência do pré-efeito anódico permitindo que os operadores de processos tomem medida mitigadoras de supressão do efeito anódico, evitando a perda da produção do alumino na cuba e diminuindo a emissão de gases do efeito estufa.
Acesso aberto (Open Access)
Mitigação de variações de tensão em uma indústria cervejeira usando banco de capacitores fixos e chaveados
(Universidade Federal do Pará, 2020-06-04) SILVA JÚNIOR, Luiz Cláudio Lobo da; VIEIRA, João Paulo Abreu; : http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
Bancos de capacitores fixos são equipamentos tipicamente usados em indústrias para correção do fator de potência e/ou mitigação de subtensão nos seus circuitos de distribuição. No horário de carga pesada, banco de capacitores fixos exercem um papel importante na compensação de potência reativa de sistemas industriais. Por outro lado, no horário de carga leve, a injeção de potência reativa proveniente de bancos de capacitores pode causar sobretensão nos circuitos de distribuição da indústria. O problema da variação de tensão em uma instalação industrial pode afetar adversamente a vida útil de seus equipamentos. O uso combinado de bancos de capacitores fixos e chaveados é uma solução alternativa de mitigação do problema da variação de tensão em regime permanente em plantas industriais. Esta dissertação de mestrado propõe e investiga uma técnica para mitigar variações de tensão em regime permanente em circuitos de distribuição de baixa tensão de uma indústria cervejeira, localizada na cidade de Benevides-PA. O método proposto baseia-se na compensação de potência reativa fornecida por bancos de capacitores fixos e chaveados. Nos últimos anos, o problema da qualidade de tensão tem sido observado na indústria cervejeira mencionada acima, causando uma redução drástica na vida útil de seus equipamentos. Um conjunto de dados reais de medição da indústria cervejeira foi usado nas simulações de fluxo de carga de séries temporais, usando o software OpenDSS, para avaliar a técnica de mitigação proposta.
Acesso aberto (Open Access)
Detecção e rastreamento de componentes de vagões ferroviários utilizando redes neurais convolucionais e restricões geométricas
(Universidade Federal do Pará, 2020-04-27) GONÇALVES, Camilo Lélis Assis; BARROS, Fabrício José Brito; http://lattes.cnpq.br/9758585938727609
A inspeção de componentes de trem que podem causar descarrilamento possui um papel importante na manutenção ferroviária. A fim de aumentar a produtividade e a segurança, empresas prestadoras de serviços procuram por soluções de inspeção automáticas e confiáveis. Apesar da inspeção automática baseada em visão computacional ser um conceito consolidado, tais aplicações desafiam a comunidade de desenvolvimento em razão de fatores ambientais e logísticos a serem considerados. Este trabalho propõe uma técnica de detecção e estimativa das posições das regiões de dreno presentes em vagões de trem. Nosso detector/rastreador consiste em uma rede neural convolucional e um conjunto de restrições geométricas, que levam em conta a trajetória ideal dos componentes de interesse dos vagões e as distâncias entre eles. Detalhamos os procedimentos de treinamento e validação, juntamente com as métricas utilizadas para aferir a performance do sistema proposto. Os resultados apresentados são comparados com outras duas técnicas, e exibem um bom custo‑benefício entre confiança e complexidade computacional para a detecção dos componentes de interesse.
Acesso aberto (Open Access)
Ciência de Dados Aplicada em Dados Públicos: Estudos de Caso Acerca da Previdência Social Brasileira.
(Universidade Federal do Pará, 2020-04-17) FELIX JÚNIOR, Francisco Eguinaldo de Albuquerque; SILVA, Marcelino Silva da; http://lattes.cnpq.br/7080513172499497
A Ciência de Dados trata-se de uma área interdisciplinar relacionada a análise de dados, a qual objetiva a extração de conhecimento e possíveis tomadas de decisão acerca de problemáticas especificas. Nesse contexto, os dados abertos governamentais, que muitas vezes necessitam de pré-tratamentos e métodos computacionais para processamento acerca dos seus conjuntos de dados, apresentam-se como potenciais fontes de informações a serem exploradas na ótica de Ciência de Dados, possibilitando o desenvolvimento de estratégias cada vez mais eficientes e otimizadas em gestão pública. Diante disso, e aliado as recentes discussões relacionadas a reforma na previdência social brasileira, essa dissertação apresenta dois estudos de caso referentes a análises no sistema previdenciário nacional. O primeiro estudo utilizou os microdados referentes aos censos demográficos de 2000 e 2010, disponibilizados pelo IBGE, propondo avaliar a participação que as aposentadorias e pensões possuem na desigualdade de renda da população nos anos avaliados acerca dos estados e municípios brasileiros. Os resultados mostram que, embora os benefícios analisados contribuam para a concentração de renda no Brasil, a parcela correspondente até um salário mínimo contribui para a desconcentração da renda, e aquela acima de um salário contribui para a concentração, sendo um padrão repetitivo em todo o território nacional. Por outro lado, o segundo estudo propôs uma avaliação dos impactos que a reforma da previdência, proposta pela PEC 06/2019, causaria acerca das concessões dos benefícios de aposentadoria entre o período de 1995 a 2016. Observou-se que a PEC 06/2019 dificultaria o acesso aos benefícios, na qual, aproximadamente 83,28% das aposentadorias não haveriam sido concedidas se a mesma já estivesse em vigor desde 1995.
Acesso aberto (Open Access)
Data science aplicado a dados abertos do Governo Federal: estudos de caso sobre a economia dos municípios brasileiros.
(Universidade Federal do Pará, 2020-03-13) SANTOS, Sandio Maciel dos; SILVA, Marcelino Silva da; http://lattes.cnpq.br/7080513172499497
O processo de análise de dados nos últimos anos obteve bastante destaque no cenário brasileiro a partir da concessão da Lei 12.527/2011, a qual garante o acesso à informação pública, permitindo uma melhor transparência dos gastos públicos pela sociedade. Aliado à isso, inúmeras discussões surgiram em torno da utilização dos microdados governamentais brasileiros, entre elas destacamos as discussões sobre a reforma da previdência social e as análises voltados a saúde fiscal dos municípios brasileiros através de abordagens previdenciárias. Assim, este trabalho foca na utilização da Data Science, especificamente no processo de KDD para analisar microdados dos municípios brasileiros. Assim, neste trabalho são feitas duas abordagens diferentes nos a primeira realiza uma análise estatística descritiva e sem inferências, para compreender a saúde fiscal dos municípios brasileiros entre 2010 a 2017, por meio das transferências do RGPS. A segunda abordagem de análise fiscal via o modelo STVAR através das seguintes variáveis: despesa, receita e PIB do município de São Paulo. Os resultados da análise I apontam que municípios que possuem populações superior 100 habitantes não exibem défice mediante a diferença entre arrecadações municipais e transferências do RGPS. Na análise II os resultados encontrados mostram que ciclo econômico analisado ao sofrer choque exógeno (ou, impulso externo) pode gera alteração nos estados de recessão e expansão como duração média de 12 meses.
Acesso aberto (Open Access)
Sistema de identificação duplo (SID) de usuários através dos biosinais fotopletismograma e eletrocardiograma
(Universidade Federal do Pará, 2020-05-28) BASTOS, Lucas de Lima; ROSÁRIO, Denis Lima do; http://lattes.cnpq.br/8273198217435163; CERQUEIRA, Eduardo Coelho; http://lattes.cnpq.br/1028151705135221
Com o crescimento da área em saúde digital, os dispositivos vestíveis destacaram-se devido à sua praticidade e conforto na detecção dos dados pessoais de seus usuários. Em geral, esses dispositivos possuem uma variedade de sensores que capturam informações do ambiente e do usuário, batimentos cardíacos, quantidade de passos, oxigenação na corrente sanguínea e fotopletismograma e eletrocardiograma. Normalmente, a captura de sinais através de sensores apresentam problemas que podem prejudicar a análise do sinal tais como ruídos, falsas ondas eletromagnéticas e movimentos inesperados do usuário. A partir disso, a filtragem dos sinais se torna um passo indispensável no processo de retirada desses ruídos. Os sensores possuem a capacidade de capturar esses sinais e através de etapas posteriores, filtragem, classificação, pode-se chegar na identificação de usuários. Existem métodos tradicionais de reconhecimento de pessoas, como ´ıris, face ou impressões digitais. Hoje, os biosinais já são capazes de serem usados para autenticação, passando por diversas etapas para alcançar esse objetivo. Etapas como: captura, filtragem, extração o de características, classificação e correlação são os principais equipamentos utilizados por esses biosinais mas ainda dependem de dispositivos móveis. Existem muitos biosinais para serem utilizados na autenticação de pessoas, mas nem todos são realmente eficazes, a escolha se deve ao fato da forma do gráfico do sinal gerado, a qualidade na captura dos sinais e a sua capacidade de extração de características únicas e classificação. Com esses aspectos apontados, esta dissertação de mestrado tem como objetivo apresentar um Sistema de Identificação Duplo (SID) de usuários através dos biosinais Fotopletismograma e Eletrocardiograma. Com isso, um método de parametrizar a filtragem e extrair picos e um segundo método de autenticação dupla através dos biosinais PPG e ECG. Os resultados indicaram correlação de 80% entre todo o sinal bruto e sinal filtrado até a extração de picos e obteve uma acurácia de 94,1% para o sinal PPG sem o cálculo de erros e 99,98% com o cálculo da taxa de erros, sinal ECG atingiu 88,79% de acurácia, para um total de 2809 inferências para cada sinal para identificação de usuários de dispositivos vestíveis.
Acesso aberto (Open Access)
Proposta de um framework para identificação de sistemas dinâmicos multivariáveis não lineares
(Universidade Federal do Pará, 2020-02-27) OLIVEIRA, Ewerton Cristhian Lima de; ARAÚJO, Jasmine Priscyla Leite de; http://lattes.cnpq.br/4001747699670004
As técnicas de identificação de sistemas dinâmicos são algoritmos de extrema importância para a geração de modelos matemáticos e computacionais capazes de representar a dinâmica de sistemas e processos presentes em diversos âmbitos da sociedade, como: processos industrias; automóveis; produção de alimentos; veículos aeroespaciais; sistemas biológicos e etc. Identificar esses sistemas, que em geral possuem mais de uma variável de entrada e saída (sistemas multivariáveis) e também são não lineares, é de grande importância para a ciência e para a engenharia no que tange ao desenvolvimento de novas técnicas de controle, monitoramento de falhas e previsão de estados de operação desses mecanismos. Todavia, identificar sistemas MIMO (do inglês, Multiple Input Multiple Output) não lineares é uma tarefa complicada, tanto devido à dificuldade de se implementar os algoritmos clássicos para a resolução deste problema, quanto ao fato de que sistemas não lineares requerem modelos complexos para a representação de sua dinâmica de maneira satisfatória. Visando contribuir com a solução deste problema, este trabalho propõem um framework capaz de realizar tanto a identificação de sistemas dinâmicos MIMO não lineares no modelo fuzzy TSK multivariável, que representa de maneira simples o acoplamento das variáveis envolvidas na identificação, quanto a seleção do vetor regressor usado no modelo. Para a realização da parametrização do modelo fuzzy TSK multivariável, o framework proposto utiliza os algoritmos Mínimos Quadrados (MQ) e Otimização por Exame de Partículas (PSO do inglês, Particle Swarm Optimization), os quais são responsáveis por estimar as matrizes de parâmetros e o conjunto de desvio padrões das Gaussianas das entradas do modelo, respectivamente. A metodologia proposta é testada e comparado com uma RNA e o modelo de Hammerstein-Wiener (HW) na identificação de duas plantas industriais MIMO não lineares: Reator Contínuo de Tanque Agitado (CSTR); Secador Industrial. A comparação das três técnicas é feita com base nos índices de Erro Quadrático Médio (𝐸𝑄𝑀) e Variance Accounted For (𝑉𝐴𝐹), além da análise de resíduos entre os dados observados e estimados. Os resultados mostraram que o framework proposto obteve o melhor desempenho em 80% das estimações de saídas das duas plantas multivariadas com base nos dois índices, e também alcançou o melhor desempenho em 60% dos casos na análise residual da identificação das plantas.
Acesso aberto (Open Access)
Análise de Desempenho de Meta-heurísticas Aplicadas ao Problema de Restauração de Redes de Distribuição.
(Universidade Federal do Pará, 2020-02-20) BATISTA, Vítor dos Santos; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813
Nos últimos anos diversas meta-heurísticas foram utilizadas para solucionar o problema de restauração de Sistemas de Distribuição de Energia (SDE) de forma eficiente. Dentre elas destaca-se o AEMT - Algoritmo Evolutivo Multiobjetivo por Tabela, que juntamente com a utilização da RNP - Representação Nó-Profundidade, trouxeram um grande avanço na área pois a RNP sendo utilizada como estrutura de dados é possível realizar modificações na topologia do SDE sem perder a radialidade e restabelecer o fornecimento de energia para todas as cargas desligadas após a falta. Devido a falta de exploração de outras meta-heurísticas que utilizam a RNP como estrutura de dados, este trabalho visa realizar uma análise de desempenho comparando o AEMT com outras três meta-heurísticas, a Busca Tabu, Colônia de Abelhas e Estratégias evolutivas. A análise foi realizada em 3 SDEs com 84, 119 e 135 barras e foram simuladas 3 faltas em cada sistema.
Acesso aberto (Open Access)
Utilização de métodos ativos na transformação de um prédio em um edifício de energia zero: estudo de caso da biblioteca central da Universidade Federal do Pará
(Universidade Federal do Pará, 2020-05-06) ALBUQUERQUE, Bruno Santana de; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813
Este trabalho propõe uma avaliação energética da aplicação do conceito de Edifício de Energia Zero (EEZ) em um edifício universitário, por meio da utilização de métodos ativos, como os Sistema de Iluminação (SI), Sistemas de Geração Fotovoltaico (SF) e Sistema de Armazenamento (SA), e apresenta sua aplicação na forma de um estudo de caso. O objetivo deste estudo é analisar o balanço energético entre a carga da Biblioteca Central da UFPA, a implementação do SI, o SF, o sistema de distribuição e o SA, visando a autonomia energética da carga. Os resultados se apresentaram satisfatórios para os diferentes cenários criados pela variação da carga, de acordo com o calendário da universidade, e pela intermitência da geração fotovoltaica, devido à variação da fonte solar. A implantação do SI proposto reduziu em 44% o consumo da edificação. O uso do sistema fotovoltaico permitiu gerar o suficiente para suprir maior parte da carga do edifício, porém apenas 53% dessa energia seria capaz de beneficiar o edifício, pois o excedente gerado foi utilizado para o atendimento de outras cargas da universidade. Entretanto, a integração do SA permitiu que a edificação se beneficiasse de 77% da energia gerada. Dessa forma, os sistemas propostos proporcionam o conceito de EEZ para a edificação em estudo.Este trabalho propõe uma avaliação energética da aplicação do conceito de Edifício de Energia Zero (EEZ) em um edifício universitário, por meio da utilização de métodos ativos, como os Sistema de Iluminação (SI), Sistemas de Geração Fotovoltaico (SF) e Sistema de Armazenamento (SA), e apresenta sua aplicação na forma de um estudo de caso. O objetivo deste estudo é analisar o balanço energético entre a carga da Biblioteca Central da UFPA, a implementação do SI, o SF, o sistema de distribuição e o SA, visando a autonomia energética da carga. Os resultados se apresentaram satisfatórios para os diferentes cenários criados pela variação da carga, de acordo com o calendário da universidade, e pela intermitência da geração fotovoltaica, devido à variação da fonte solar. A implantação do SI proposto reduziu em 44% o consumo da edificação. O uso do sistema fotovoltaico permitiu gerar o suficiente para suprir maior parte da carga do edifício, porém apenas 53% dessa energia seria capaz de beneficiar o edifício, pois o excedente gerado foi utilizado para o atendimento de outras cargas da universidade. Entretanto, a integração do SA permitiu que a edificação se beneficiasse de 77% da energia gerada. Dessa forma, os sistemas propostos proporcionam o conceito de EEZ para a edificação em estudo.Este trabalho propõe uma avaliação energética da aplicação do conceito de Edifício de Energia Zero (EEZ) em um edifício universitário, por meio da utilização de métodos ativos, como os Sistema de Iluminação (SI), Sistemas de Geração Fotovoltaico (SF) e Sistema de Armazenamento (SA), e apresenta sua aplicação na forma de um estudo de caso. O objetivo deste estudo é analisar o balanço energético entre a carga da Biblioteca Central da UFPA, a implementação do SI, o SF, o sistema de distribuição e o SA, visando a autonomia energética da carga. Os resultados se apresentaram satisfatórios para os diferentes cenários criados pela variação da carga, de acordo com o calendário da universidade, e pela intermitência da geração fotovoltaica, devido à variação da fonte solar. A implantação do SI proposto reduziu em 44% o consumo da edificação. O uso do sistema fotovoltaico permitiu gerar o suficiente para suprir maior parte da carga do edifício, porém apenas 53% dessa energia seria capaz de beneficiar o edifício, pois o excedente gerado foi utilizado para o atendimento de outras cargas da universidade. Entretanto, a integração do SA permitiu que a edificação se beneficiasse de 77% da energia gerada. Dessa forma, os sistemas propostos proporcionam o conceito de EEZ para a edificação em estudo.
Acesso aberto (Open Access)
Contribuição da geração solar fotovoltaica na certificação de edificações públicas pelo RTQ-C e em edifícios de energia zero: laboratório de ensino da Universidade Federal do Pará
(Universidade Federal do Pará, 2020) SILVA, Hosaías Alves dos Prazeres; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
Esse trabalho apresenta a contribuição da geração solar fotovoltaica como fonte renovável na metodologia para obtenção de Etiqueta Nível A em certificação de Eficiência Energética e para a transformação em Edifício de Energia Zero, sendo aplicável a edificações e laboratórios de ensino públicos. O passo-a-passo da metodologia consiste essencialmente em duas etapas: a primeira, através de um diagnóstico energético da edificação analisada seguindo as diretrizes estabelecidas no Regulamento Técnico da Qualidade em Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos – RTQ-C, resultando numa proposta de melhoria energética, financeira e ambiental processada com o auxílio do software RETScreen®; e a segunda, dimensionando um sistema de geração solar fotovoltaica, a partir de dados de medição local e do software Meteonorm®, como bonificação para obtenção da Etiqueta Nível A dos níveis do RTQ-C e com capacidade de produção de energia que torne o balanço energético da edificação positivo, tornando-a um Edifício de Energia Zero. A fim de contextualizar a relevância do trabalho e atualizar o leitor no estado da arte aplicável à metodologia, é apresentada uma revisão bibliográfica direcionada aos benefícios da Eficiência Energética nas edificações públicas e ao RTQ-C; ao cenário atual, aplicação e contribuição da Energia Solar Fotovoltaica no desenvolvimento sustentável, na obtenção de classificações reconhecidas nacional e internacionalmente para edifícios públicos; e aos conceitos atualmente utilizados pela comunidade acadêmica para caracterização de Edifícios de Energia Zero. A revisão bibliográfica e a metodologia foram aplicadas em estudo de caso do Laboratório de Engenharia Elétrica e Computação – LEEC, situado no Campus Guamá da Universidade Federal do Pará, com apresentação dos resultados energético, financeiro e ambiental, mostrando ser uma solução a ser aplicada em instituições e edificações públicas que possuam espaço disponível e infraestrutura semelhante à do LEEC.
Acesso aberto (Open Access)
Acoplamento de modos guiados em cabos de pares trançados utilizando antenas com simetria radial no cenário terabit DSL
(Universidade Federal do Pará, 2020-03-26) SOUSA, Brenda Penedo Tavares de; COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque; http://lattes.cnpq.br/9622051867672434
O desenvolvimento dos padrões de transmissão de dados e tecnologias de acesso sempre vem atrelado com a necessidade de suprir altas taxas de dados. Assim, tecnologias já implantadas, como exemplo o sistema DSL (Digital Subscriber Line) que utiliza pares trançados para transmissão, vem se ajustando para conseguir atender essa crescente demanda de dados. No sistema DSL, os pares trançados são utilizados como linha de transmissão, utilizando o modo transversal eletromagnético (TEM). Entretanto, as limitações físicas do par trançado como linha de transmissão impedem que o sistema alcance taxas mais elevadas, necessárias para suportar aplicações da quinta geração (5G). Recentemente, foi proposta a utilização de outros modos de transmissão no par trançado, os modos guiados de ordem superior, como alternativa para que essa infraestrutura consiga suportar taxas de transmissão da ordem de Terabits por segundo (Tbps), denominada como a tecnologia Terabit DSL (TDSL). Porém, um dos desafios para esta implementação é o acoplamento dos modos guiados no par trançado, já que não são amplamente explorados no contexto de propagação dos modos guiados de ordem superior, como acontece com guias de onda mais simples, como exemplo de Sommerfeld e Goubau. Neste cenário, esta dissertação tem como objetivo avaliar o acoplamento do sinal radiado entre uma antena com propagação radial e um cabo de pares trançados, analisando o comportamento eletromagnético das estruturas. Considerando que o cabo de pares trançados não tem um modelo analítico fechado para o comportamento dos modos de ordem superior, que se propagam ao longo deles, todos os resultados foram obtidos a partir de simulações numéricas no software HFSS (High Frequency Structure Simulator). Esses resultados são em termos do parâmetro de espalhamento da antena e do campo eletromagnético no cabo, sendo possível avaliar a eficiência de acoplamento, o guiamento do sinal e prever a taxa de transmissão disponível aos usuários. Os resultados obtidos mostraram que o acoplamento entre a antena e o cabo de pares trançados sem blindagem alcançou níveis de até 83,83% em frequências de 0,15 THz, demonstrando uma alta eficiência de acoplamento quando comparada com cenários mais simples da literatura, que alcançam níveis em média de 67%. Verificou-se que a utilização desses cabos para transmissão de dados é eficaz, conseguindo entregar taxas de até 1,737 Tbps em cabos de até 10 metros, enquanto que as previsões de taxa para o cenário TDSL que consideram o acoplamento 100% alcançam níveis de 2,013 Tbps.
Acesso aberto (Open Access)
Heurística para provisionamento dinâmico de recursos de hardware em redes híbridas de acesso via rádio considerando o efeito de maré
(Universidade Federal do Pará, 2020-03-06) FALCÃO, Igor Wenner Silva; CARDOSO, Diego Lisboa; http://lattes.cnpq.br/0507944343674734
O aumento no volume de serviços e aplicações, além do crescimento acelerado das demandas de acesso sem fio, representam desafios significativos para a quinta geração de redes móveis, a rede 5G. Esse aumento no volume de aplicações é reflexo do crescente número de dispositivos que estão se conectando à rede, consumindo dados de maneira expansiva, gerando alta carga de dados. Outro ponto de grande impacto é a migração diária em larga escala de pessoas nos centros urbanos, causando o chamado Efeito de Maré. Este promove a flutuação espaço-temporal do tráfego ao longo do dia, dificultando o controle e gerenciamento da rede (baixa eficiência no uso dos recursos de hardware, o desbalanceamento de carga, a subutilização e ociosidade de recursos). Com base nestas indicações e considerando o conhecimento das operadoras de serviços, dados do movimento de usuários da cidade de Nova York, foram extraídos através de uma LBSN (Location-Based Social Network). Considerando a alta demanda de tráfego esperada para o 5G e os problemas oriundos do Efeito de Maré, nesta dissertação é proposta uma heurística com duas abordagens de provisionamento de recursos de hardware (uma baseada na taxa de transferência agregada e outra no número de usuários conectados). Os resultados apontam que o provisionamento de rede atendeu à variabilidade do tráfego do cenário utilizado, reduzindo a Probabilidade de Bloqueio em 3,7%, maximizando a eficiência da Unidade de Banda Base (BBU) e quantificando as Small Cells (SCs) necessárias para atender à demanda dos usuários.
Acesso aberto (Open Access)
Implantação de sistema fotovoltaico de baixo custo em arquitetura de rádio centralizada
(Universidade Federal do Pará, 2020-01-31) SARAIVA, Paline Alves; CARDOSO, Diego Lisboa; http://lattes.cnpq.br/0507944343674734
A crescente demanda por maiores taxas de dados e melhor qualidade de serviços de Internet tem resultado em altos investimentos em infraestrutura de redes móveis por parte das operadoras. Neste contexto, a Arquitetura de Rádio Centralizada (CRA) é uma solução promissora que baseia-se na centralização, compartilhamento e melhor alocação de recursos de rede, resultando em reduzidos custos de implantação e operação, quando planejada de forma apropriada. Ainda que os benefícios da CRA sejam numerosos, essa redução de custos também pode ser potencializada por meio da adoção de fontes de energias alternativas. Uma das opções para isso é o aproveitamento da energia solar, por meio de sistemas fotovoltaicos, no qual adota-se o dimensionamento de seus componentes básicos, tais como, painéis e inversores. No entanto, uma das principais barreiras para a utilização concreta de tal sistema é seu elevado custo de implantação, o qual não pode ser negligenciado. Diante disso, a disposição adequada de tais equipamentos por meio de abordagens de otimização, considerando a demanda energética da CRA, representa um desafio a ser superado. Para isso, este trabalho propõe uma estratégia de minimização do custo total de implantação de um sistema fotovoltaico, por meio da redução do quantitativo de inversores, o qual é formulado como um problema de Programação Linear Inteira (ILP), com o intuito de reduzir ainda mais os custos relacionados à CRA. A partir dos resultados, evidenciou-se que a técnica de otimização utilizada, implicou na redução média do Custo Total de Propriedade (TCO) do sistema fotovoltaico em cerca de 0,02 milhão de reais, bem como na sustentabilidade ambiental por meio da redução das emissões de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação de modos guiados em cabos de cobre para transmissão de dados em terabit por segundo
(Universidade Federal do Pará, 2020-03-27) SOUZA, Daynara Dias; COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque; http://lattes.cnpq.br/9622051867672434
As tecnologias baseadas em cobre têm usado os cabos de pares trançados e coaxiais como linhas de transmissão, explorando o modo TEM (Transversal Eletromagnético) para transmitir dados. Na tecnologia sobre par trançado, para garantir maiores taxas é necessário utilizar bandas de frequências cada vez maiores, o que implica também em aumento da atenuação sobre o modo TEM, com consequente limite na taxa de dados do enlace. As aplicações para sistemas de última geração (5G) demandam por taxas na ordem de dezenas Gbps (Gigabit por segundo), praticamente impossíveis de atender devido à sua atenuação, mesmo considerando enlaces curtos. Nesse contexto, no sentido de dar mais sobrevida aos cabos de pares trançados, foi proposto utilizá-los como guias de ondas, i.e., explorando seus modos de ordem superior para transmissão, em um sistema chamado de Terabit DSL (Digital Subscriber Line). Tais modos são do tipo TE (Transversal Elétrico) ou TM (Transversal Magnético), e surgem quando os comprimentos de onda, associados às frequências de operação, são da mesma ordem ou menores que as dimensões da seção transversal do cabo de par trançado. Fato semelhante se aplica aos cabos coaxiais. Ao utilizar esses modos, estima-se alcançar taxas de transmissão na ordem de Tbps (Terabit por segundo) em cabos de pares trançados. Isso possibilita, por exemplo, ter cabos de pares trançados e coaxiais como alternativas viáveis para a rede de transporte no futuro sistema 5G. Tais prognósticos assumem que o modelo baseado no modo guiado em um único fio condutor nu, conhecido como modelo de Sommerfeld, descreve a atenuação dos modos guiados de ordem superior em um par trançado. No entanto, é evidente que tal modelo não descreve adequadamente cabos de pares trançados, dado que a sua estrutura física é muita mais complexa. Assim sendo, é premente um estudo mais apurado sobre as características dos modos de ordem superior presentes em cabos de pares trançados e coaxiais, visando previsões em completa conformidade com a real estrutura e propagação eletromagnética através destes. Este trabalho investiga a propagação de vários modos guiados em cabos de pares trançados e coaxiais, a partir de simulações numéricas no software HFSS (High Frequency Structure Simulator), considerando características construtivas reais. Com base nos resultados obtidos, determinou-se a taxa de dados agregada de cada cabo usado como guia de ondas. Os resultados obtidos indicam que se pode alcançar para 10 metros de comprimento, taxas de dados de mais de 1,7 Tbps em apenas um par trançado, até 6,1 Tbps em um cabo de quatro pares trançados e aproximadamente 5,6 Tbps em um cabo coaxial.