Orientador : Prof. Dr. Carlos Marcelo Pedroso / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 18/08/2017 / Inclui referências : f. 65-68 / Resumo: As redes WiFi representam uma das formas de acesso à Internet mais utilizadas, sendo o estudo do comportamento das perdas de pacotes nestas redes de fundamental importância para a evolução e aplicação desta tecnologia. Porém, o modelo clássico de Gilbert-Elliott, amplamente utilizado para descarte de pacotes em redes de dados, não é necessariamente o modelo mais adequado para os diversos cenários de utilização das redes WiFi, devido ao método de controle de acesso ao meio empregado nestas redes. Para caracterizar a perda de pacotes nestas redes, este trabalho apresenta o resultado de diversas medições de erros em redes WiFi. Estas medições foram feitas a partir do envio de um tráfego de controle, registrando-se também outros parâmetros importantes da rede sob teste. Os dados de perda de pacotes do fluxo de controle foram inicialmente tratados com um filtro passa-baixa e então aplicado um processo de clusterização para obtenção dos estados da rede. Na etapa seguinte, foi realizada a análise estatística dos estados BOM e RUIM da rede, identificando-se uma dependência temporal de longa duração entre o tempo de duração de estados subsequentes, o que indica que o modelo de Gilbert-Elliott não se aplica nestes cenários. Finalmente, é apresentada uma alternativa para a modelagem de perdas de pacotes em redes WiFi considerando os dados amostrais. Como alternativa, foi analisada a aderência ao modelo Fractional Auto Regressive Integrated Moving Average (FARIMA) para o tempo de duração dos estados BOM e RUIM. Os resultados indicam que o modelo FARIMA não possui boa aderência aos dados empíricos observados, mas a análise realizada mostrou quais os motivos para a não aderência e indica quais os próximos passos nesta pesquisa. Palavras-chave: Redes sem fio. Perdas de pacotes. Modelo de Gilbert-Elliott. / Abstract: WiFi networks are widely used for Internet access. Therefore the study of packet loss in WIFi networks is very important for the evolution and application of this technology. The classic Gilbert-Elliott model for packet loss, widely used in data network, does not capture the behavior of packet loss observed in WiFi networks, mainly because the medium access control used to share the channel among the wireless devices. This work presents the result of several samples of errors in WiFi networks. The samples was made by sending a control flow, and registering the performance metrics as the packet loss, network utilization, signal-to-noise ratio, among others. The packets of control flow were used to identify the GOOD and the BAD states using a clustering method. In the next step, the statistical analysis of the duration of GOOD and BAD states of the network was performed, identifying a temporal dependence, which indicates that the Gilbert-Elliott model does not apply in these scenarios. Finally, alternative models are presented. A long range dependence is observed. The Fractionally Auto Regressive Integrated Moving Average (ARIMA) was analyzed to modeling the duration of the GOOD and BAD States. The results indicate that the FARIMA does not fit perfectly the empirical data, however, it's a good start for a new model. Key words: Wireless networks. Packet loss. Gilbert-Elliott model.

Orientador : Prof. Dr. Leandro dos Santos Coelho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 30/08/2016 / Inclui referências : f. 138-144 / Área de concentração / Resumo: Diversos fatores podem impactar a qualidade da distribuição de energia elétrica, entre eles, um dos mais impactantes é o contato de vegetação com linhas aéreas energizadas. Assim sendo, é de suma importância a poda de vegetação próxima à linhas energizadas. Visando-se aprimorar esse processo, pode-se empregar um robô teleoperado de poda, de forma que a poda possa ser realizada de maneira remota e segura. As câmeras instaladas no braço robótico permitem que o operador tenha visão da área de corte mesmo quando a visada direta do solo estiver obstruída. Um dos problemas de se visualizar a região de corte por meio de um monitor é a perda de noção de profundidade, o que pode dificultar a operação. Dessa forma, seria relevante uma técnica de visão computacional capaz de detectar as linhas de energia e seu posicionamento tridimensional (3D) a fim de auxiliar o operador. Revisando-se a literatura, avaliou-se que, no geral, os trabalhos já propostos para detecção de linhas em imagens operam em situações com fundo limpo, não urbanizado e com vista superior das linhas de energia. Assim sendo, nesse trabalho é proposta uma técnica para detecção de linhas energizadas em imagens de regiões urbanas e a obtenção de seu posicionamento 3D, fator ainda não explorado na literatura recente. Para se alcançar esse objetivo é proposta a utilização de câmeras de espectro visível posicionadas em paralelo. Assim, regiões com potencial para serem linhas de energia são selecionadas utilizando-se detecção de bordas seguidas por filtragens geométricas aplicando-se técnicas inspiradas em algoritmos de grafos e ajuste de pontos selecionados a uma curva. Após a seleção de regiões candidatas a linha de energia, o posicionamento 3D é obtido utilizando-se de visão estéreo. Para tal, a correspondência entre pontos visíveis em ambas as câmeras é encontrada e com triangulação o posicionamento 3D da linha de energia é recuperado. Com a informação 3D disponível falsos candidatos são reduzidos por um fator de aproximadamente sete vezes e finalmente as linhas são detectadas. Para avaliação do método foi criada uma base de dados contendo imagens estéreo obtidas de um cenário montado com dois postes, três linhas de energia e uma árvore entre essas, na qual foi possível atingir níveis de precisão de 98% ao término do processo de detecção, contando-se com 91% de taxa de verdadeiro positivos. As causas dos falsos negativos são evidenciadas para que trabalhos futuros possam encontrar alternativas às dificuldades apresentadas. O algoritmo aqui proposto fornece como saída um mapa de cor sobre as linhas de energia para identificação da profundidade em 2D e uma nuvem de pontos para visualização em 3D. Palavras-chave: Visão Computacional. Reconhecimento de objetos. Visão estéreo. Linhas de energia. Robô de poda. / Abstract: Different factors may affect energy distribution quality, among them, one of the main causes is when vegetation gets into contact with overhead energy lines. Therefore, it is of main importance to prune vegetation close to energy lines. To improve this process it is possible to use a teleoperated robot, what allows the pruning activity to be accomplished in a remote and safe way. Cameras installed in the robot arm provide images from the pruning region to the operator even when direct sight is not an option. One of the main problems viewing the prunning region using a display is the lost of depth perception, what could make the operator unintentialy colide the robot with energy lines. Therefore, it would be of great aid a computer vision method capable of detecting energy lines and their three-dimensional (3D) positioning to aid the operator. During the state of the art review of energy line detection in images, it was perceived that, in general, the already proposed works operate in regions where the images present a clear background, not urbanized, and with the energy lines seen from above. Therefore, in this work, it is proposed a technique to detect energy lines and their 3D positioning in images taken in urban settings, factor yet unexplored in the recent literature. To reach this objective it is proposed the use of two visible spectrum cameras installed in parallel. In this way, regions with potential to be energy line are selected using edge detection followed by the geometric filtering designed using techniques inspired in graphs algorithms and curve fitting. After the regions with potential to be energy lines are found, their 3D position is obtained with stereo vision. To do so, the matching among points visible by both cameras is found and with triangulation, it is possible to recover the energy line 3D position. With the 3D information available, false positives are reduced by a factor of about seven and finally the energy lines are detected. A dataset containing stereo images of a scenario built with two power poles, three energy lines, and a tree between them was created in order to evaluate the presented method. In the commented dataset it was possible to reach accuracy of 98% at the end of the detection process, with 91% true positive rate. The causes of the false negatives cases are put in evidence in order to allow them to be overcame by future works. The algorithm proposed here outputs a colormap projected over the energy lines to inform the depth of each one in 2D and a point cloud to visualize each line in 3D. Key words: Computer vision. Object Recognition. Stereo vision. Overhead Energy Lines. Pruning Robot

Orientador : Prof. Dr. Ramón Sigifredo Cortés Paredes / Coorientadora : Profa. Dra. Neide Kazue Kuromoto / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 02/12/2016 / Inclui referências : f. 273-289 / Resumo: Intermetálicos do sistema FeAl, principalmente o Fe3Al tem recebido especial atenção por suas propriedades a altas temperaturas, tais como resistência a oxidação, a carbonetação e sulfidização. O alumínio é um dos principais materiais utilizados em revestimentos protetivos contra a corrosão devido a sua afinidade com o oxigênio que quando exposta a atmosfera oxidante forma uma fina camada de Al2O3, resistente a meios corrosivos agressivos. Novos revestimentos compósitos têm sido obtidos a partir da combinação de materiais com diferentes escalas de tamanhos de partículas, tais como micro e nano, resultando em propriedades físicas, mecânicas e químicas melhoradas. A Aspersão Térmica tem sido destacada entre as diferentes técnicas de aplicação de revestimentos de proteção para materiais por possibilitar a deposição de diferentes tipos de materiais na forma de pó. O principal objetivo desta tese foi produzir um compósito Al/Fe3Al-Fe3AlCx com partículas de tamanho micro e nanométricos a fim de verificar a viabilidade de depositar este compósito pelo processo Chama a pó (FSp) sobre substrato de aço para formar um revestimento protetivo. A produção do revestimento compósito foi estruturada em quatro etapas principais: primeira, obtenção do Fe3Al-Fe3AlCx (Fe3Al-?) pela técnica de processamento reativo de líquidos, desenvolvida especialmente para este trabalho; segunda, redução do Fe3Al-? para escala nanométrica por meio de moagem de alta energia; terceira etapa, produção do compósito pela mistura do Fe3Al-? nanométrico e micrométrico em diferentes proporções com alumínio micrométrico, por um processo de Mistura Rápida (MR) também desenvolvida especialmente para esta etapa e; quarta, deposição do compósito por FSp variando a temperatura de pré-aquecimento do substrato e a distância de aplicação. Com as técnicas de análise de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por energia dispersiva (EDS), difração de raios x foi verificado que o Processamento Reativo de Líquidos foi capaz de produzir intermetálico Fe3Al-?. A moagem de alta energia utilizada neste trabalho obteve partículas de Fe3Al-? de tamanho médio de 80 nm. Pós-compósitos micrométricos (Al/Fe3Al-?) com 20% e 40% de Fe3Al-? (nano) foram misturados com Al (micro) pelo processo de Mistura Rápida (MR). O compósito Al/Fe3Al-? obtido foi depositado com sucesso por FSp com preaquecimento do substrato a temperaturas de 120°C e 200°C e distância de aplicação de 150 mm e 200 mm. O revestimento obtido sobre substrato de aço apresentou espessura de camada de até 600 ?m, aderência ao substrato superior a 14 MPa, porosidade abaixo de 2%, dureza entre 150 e 200 HV e resistência a corrosão superior ao revestimento de alumínio. Palavras-chave: Alumineto de Ferro. Aspersão Térmica. Pós Compósitos. Revestimentos Compósitos. / Abstract: Iron aluminides based on Fe3Al have received particular attention due to its properties at high temperatures, such as resistance to oxidation, carbonation, and sulfidation. Aluminum is one of the main materials used in protective coatings against corrosion due to its affinity for oxygen that when exposed to the oxidizing atmosphere forms a thin layer of Al2O3, resistant to corrosive-aggressive environments. New composite coatings have been obtained from the combination of materials with different particle size scales, such as micro and nano, resulting in improved physical, mechanical and chemical properties. The Thermal Spray has been highlighted among the various techniques of applying protective coatings to materials by enabling the deposition of different types of materials in the form of powder. The primary objective of this thesis was to produce an Al/Fe3Al-Fe3AlCx (Al/Fe3Al-?) composite with micro and nanometric size particles to verify the feasibility of depositing this composite by Flame Spray (FSp) process on steel substrate to form a protective coating. The production of the composite coating was structured in four main steps. First, obtaining Fe3Al-Fe3AlCx (Fe3Al-?) by the Reactive Liquid Processing technique, specially developed for this work. Second, reduction of the Fe3Al-? for nanoscale by High Energy Milling. Third, the production of the composite by the nanometric Fe3Al-? mixture in different proportions with micrometric aluminum, by a fast mixing process also developed, especially for this thesis. Fourth, deposition of the composite by FSp varying the preheating temperature of the substrate and the application distance. With the techniques of Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Spectrometry (EDS), X-ray diffraction, it was verified that the Reactive Liquid Processing was able to produce Fe3Al-? intermetallic. The High Energy Milling used in this work obtained Fe3Al-? particles with an average size of 80 nm. Micrometric (Al / Fe3Al-?) powder composites with 20% and 40% Fe3Al-? (nano) were mixed with Al (micro) by the fast mixing process. The Al /Fe3Al-? composite was successfully deposited by FSp with preheating of the substrate at temperatures of 120°C and 200°C and application distance at 150 mm and 200 mm. The coating obtained on steel substrate showed a layer thickness of up to 600 ?m, adhesion to the substrate greater than 14 MPa, porosity below 2%, hardness between 150 and 200 HV and corrosion resistance superior to the aluminum coating. Keywords: Iron aluminide. Thermal Spray. Composite Powders. Composite Coatings.

Orientador : Prof. Dr. Eng. Christian Johann Losso Hermes / Coorientador : Prof. Dr. Waldyr de Lima e Silva Junior / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 09/06/2017 / Inclui referências : f. 225-234 / Resumo: Escoamentos periódicos de fluidos newtonianos e não-newtonianos estão presentes em um grande número de aplicações, particularmente em lavadoras domésticas de eixo vertical. O processo de lavação depende do transporte de massa e quantidade de movimento do agitador para o fluido. Nesses casos, o escoamento segue o padrão de Taylor-Couette, cuja característica é um escoamento confinado entre dois cilindros rotativos. O presente trabalho está focado na simulação numérica de escoamentos periódicos e em regime permanente de fluidos newtonianos e não-newtonianos (fluidos de Herschel-Bulkley) com base nas equações tridimensionais de conservação de massa e de quantidade de movimento. Uma geometria simplificada é utilizada como domínio físico para as análises numéricas. Além disso, o perfil de rotação (deslocamento angular e velocidade) foi imposto externamente ao modelo como condições de contorno, já que o padrão de escoamento é dependente deste parâmetro, bem como das propriedades reológicas do fluido. As simulações foram baseadas no Método dos Volume Finitos, utilizando o algoritmo PRIME para o acoplamento de pressão-velocidade e a técnica BiCGSTAB, que usa o algoritmo de Thomas como pré-condicionador, para a solução numérica das equações. Além disso, testes experimentais foram realizados para a obtenção das propriedades reológicas das misturas de água e tecidos. Esses experimentos recaem no problema inverso de Couette, onde as curvas de taxa de deformação e tensão de cisalhamento são obtidas a partir dos resultados de torque e velocidade angular. Os resultados numéricos foram verificados contra os resultados experimentais e também contra resultados obtidos na literatura aberta apresentando uma concordância satisfatória para as velocidades e torques tanto para os fluidos newtonianos como para os não-newtonianos. Palavras-Chave: Reometria. Misturas água-tecido. CFD. Lavanderia. Escoamentos periódicos. / Abstract: Periodic flows of Newtonian and non-Newtonian fluids are present in a wide range of applications, particularly in household vertical axis washing machines. The washing process relies on the mass and momentum transport from the agitator to the fluid stream. In such cases, the flow follows a pattern that recalls the Taylor-Couette one, whose main feature is the confinement between two rotating cylinders. The present study concerns the numerical simulation of steady-state and periodic flows of Newtonian and non-Newtonian (Herschel- Bulkley) fluids based on the three-dimensional conservation equations of mass and momentum. A simplified Taylor-Couette geometry is used as the physical domain for the numerical analyses. In addition, the agitation profile (angular swept and speed) was imposed externally as boundary condition as the flow patterns rely on it, and also on the rheological properties of the fluid. Simulations were carried out by means of a homemade finite-volume-based code (which used the PRIME method for the sake of velocity-pressure coupling, and the BiCGSTAB solver together with the Thomas algorithm as a preconditioner, for solving the linear set of equations). Furthermore, experimental tests were carried out in a purpose-built facility in order to gather the rheological properties of the fabric-water suspensions. The experiments rely on the Couette inverse problem, in which the shear curves are obtained from the torque and velocity data. The simulation model was verified against experimental and numerical data obtained in-house or elsewhere indicating a satisfactory agreement between numerical and experimental torques and velocities. Keywords: Rheometry. Fabric-water suspensions. CFD. Laundry. Periodic Flows.

Orientador : Prof. Dr. Evelio Martín García Fernández / Coorientador : Dr. Samuel Baraldi Mafra / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 10/03/2017 / Inclui referências : f. 64-65 / Resumo: Nesta dissertação implementa-se o m'método de detecção de características cicloestacionárias para o sensoriamento espectral em redes de rádio cognitivo. O principal objetivo é mediante uso das propriedades cicloestacionárias que apresenta o sinal de televisão digital de serviço integrado de transmissão terrestre (ISDB-T) poder detectar e identificar este tipo de sinal. Os sinais ISDB-T utilizados durante o processo de experimentação foram obtidos em condições reais de propagação por meio de um rádio definido por software. Duas m'métricas para detecção são utilizadas: autocorrelação no domínio do tempo, que consiste na correlação de uma parte do sinal ISDB-T com uma versão adiantada dele. Enquanto, a correlação cruzada no domínio do tempo consiste na correlação entre duas sequencias de dois sinais ISDB-T diferentes. Propõe-se um m'método de identificação do sinal ISDB-T sempre fazendo uso das propriedades cicloestacionárias do sinal. Os resultados de detecção e identificação do sinal ISDB-T que foram obtidos são avaliados através da estimação de curvas de probabilidade de detecção/identificação em função da relação sinal-ruído e curvas de características de operação do receptor. Os resultados obtidos demostram que o método proposto pode atingir os valores de probabilidade de detecção e falso alarme desejados pelo padrão para redes de rádio cognitivo IEEE 802.22 e a possibilidade de identificação do sinal ISDB-T a baixas relações sinal-ruído. Palavras chaves: Rádio Cognitivo, Sensoriamento Espectral, Cicloestacionariedade, Detecção e Identificação, ISDB-T, IEEE 802.22. / Abstract: This dissertation implements the method of cycloestationary characteristics detection for spectrum sensing in cognitive radio networks. The main objective is using the cyclostationary properties that Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial (ISDB-T) digital television signal has, in order to detect and identify this kind of signal. The ISDB-T signals used during the experimentation were obtained under real conditions of propagation through of a software-defined radio. Two metrics for detection are used: time-domain autocorrelation consisting in the correlation of the ISDB-T signal with a avanced version of it. While, the time-domain cross-correlation consisting in the correlation between two different sequences of two different ISDB-T signals. It is proposed a identification method for the ISDB-T signal, always taking advantage of the cyclostationary properties. The results of detection and identification of the ISDB-T signal that were obtained are evaluated through the estimate of probability of detection/identification curves as a function of signal to noise ratio and receiver operating characteristic curves. The results that were obtained show that the proposed method can reach the desired detection and false alarm probability values according to the IEEE 802.22 standard and the possibility of identifying the ISDB-T signal at low signal to noise ratio. Key Words: Cognitive Radio, Spectrum Sensing, Cyclostationarity, Detection and Identification, ISDB-T, IEEE 802.22.

Orientadora : Ph.D. Ana Sofia C. M. D'Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 15/12/2014 / Inclui referências / Resumo: A deposição de revestimentos soldados envolve a interação com o substrato metálico: diluição. Independente da técnica, alguma diluição sempre ocorrerá. De fato, é importante que ocorra para garantir a ligação metalúrgica entre o revestimento e o substrato. Entretanto, na maioria das vezes, a diluição causa alterações na composição química e consequentemente na microestrutura e desempenho do revestimento. Apesar de existirem alguns estudos do efeito da diluição sobre o desempenho da liga NiCrSiBC à temperatura ambiente, em elevadas temperaturas o assunto ainda está em aberto. Assim, o presente trabalho teve por objetivo avaliar o efeito da diluição sobre a microestrutura e o comportamento tribológico em elevadas temperaturas da liga NiCrSiBC processada por plasma com arco transferido (PTA) sobre aço inoxidável AISI 304. O impacto da diluição sobre a microestrutura dos revestimentos foi avaliado por meio de EDX, DRX, MEV-EDS, microscopia óptica e dureza; o comportamento tribológico, através de ensaios de desgaste por deslizamento, na configuração esfera sobre disco, a 400, 550 e 700º C. Os resultados mostraram que o aumento da diluição suprimiu a formação do boreto Cr5B3 e em consequência disso, a dureza reduziu. O comportamento tribológico foi determinado pelo efeito combinado da diluição e temperatura de ensaio. A diluição modifica a resistência a oxidação e o tipo de óxido formado; a temperatura determina a quantidade de oxidação e ambos influenciam a formação de elementos interfaciais. Com o aumento da temperatura, os revestimentos com maior diluição apresentaram melhor desempenho devido a formação de uma tribocamada compacta que cobre grande parte da trilha de desgaste. Esse comportamento está relacionado com a menor resistência a oxidação dos revestimentos com maior diluição e teor de Fe, o que leva a uma maior geração de debris e pode ser traduzido em maior quantidade de matéria prima para formação da tribocamada. Palavras-chave: Revestimentos soldados. Colmonoy-6®. Diluição. Desempenho. Comportamento tribológico em elevadas temperaturas. / Abstract: Hardfacing involves the interaction with substrate steel being coated: dilution. Irrespective of the technique, some dilution always occur. In fact, it is required to ensure the metallurgical bond between the coating and the substrate. Usually dilution causes changes on the chemical composition, microstructure and as consequence on the performance of coating. Although these effects have been study at room temperature, the impact of dilution on the high temperature performance is an open subject. This work assessed the effect of dilution on the high temperatures wear behavior of NiCrSiBC alloy processed by plasma transferred arc (PTA) on stainless steel AISI 304. The impact of dilution on the microstructure of the coatings was evaluated by EDX, XRD, SEM-EDS, optical microscopy and hardness; high temperature wear behavior through ball on disc sliding wear test. The results showed that dilution increases suppressed the formation of Cr5B3 borides formation and as consequence hardness decreased. Wear behavior was determined by combined effect of dilution and test temperature. Dilution alters oxidation resistance and the kind of oxides formed; test temperature the amount of oxidation, and both determine tribolayers formation. With increasing of temperature, the coating with higher dilution exhibited the better performance than coatings with lower dilution due a compacted tribolayer formation which almost covering the wear track. This behavior is related with poor oxidation resistance of coating s with higher dilution and Fe content. It drives to a higher debris generation, which can be translated in higher amount of feedstock to tribolayer formation. Keywords: Hardfacing. Colmonoy-6®. Dilution effect. Performance; High temperature wear behavior.

Orientadora : Profª. Drª. Thelma Solange Piazza Fernandes / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 14/12/2017 / Inclui referências : f. 114-117 / Resumo: Em estudos relacionados a análise e operação de sistema elétricos de potência (SEP) tais como, fluxo de carga (FC), fluxo de potência ótimo (FPO), cálculo de curto-circuito e outros, as incertezas provêm dos parâmetros dos transformadores e linhas de transmissão, da previsão da demanda assumida para as barras de carga do sistema, da disponibilidade de potência gerada e possíveis falhas nos geradores. Para incorporação destas incertezas em estudos de SEP, este trabalho utiliza a Matemática Intervalar para inserção de incerteza em problemas de FPO. A solução de um FPO se aplica apenas para um determinado ponto de operação e em um determinado instante de tempo. No entanto, ao invés de se considerar apenas um determinado instante de tempo, pode-se considerar uma gama de possíveis situações que podem ser assumidas ao longo de um intervalo de tempo determinado. Sendo assim, os valores de carga, de tensão e de geração não são valores únicos, mas sim intervalos onde a solução pode ser encontrada. Assim, após a aplicação da matemática intervalar é possível se obter valores de intervalares (superior e inferior) de geração de potência ativa, tensões nodais e custo marginal de operação após processo de otimização. Basicamente, a Matemática Intervalar engloba conjunto de métodos para manipulação de intervalos numéricos que aproximam dados incertos. Estes métodos baseiam-se na definição da Aritmética Intervalar e do produto escalar ótimo. Esta técnica evita que se realizem simulações e estudos exaustivos de viabilidade de todas as condições, a fim de garantir que todas as combinações sejam capazes de descrever as condições do sistema com precisão. Da mesma forma é possível diminuir o esforço computacional, evitando os cálculos de inversão e fatoração de matrizes durante o processo iterativo, diminuindo o tempo computacional do processo e os erros numéricos que podem ser agregados. Os resultados serão apresentados para sistemas de 30 e 70 barras. Palavras-chave: Fluxo de Potência Ótimo, Matemática Intervalar, Incerteza da carga. / Abstract: In studies related to the analysis and power systems operation (PSO) such as load flow (LF), optimum power flow (OPF), short-circuit calculation and others, the uncertainties come from the parameters of the transformers and lines, the demand for the load bars of the system, the availability of power generation and possible failures in the generators. To incorporate those uncertainties into SEP studies, this study uses the Interval Mathematics to insert uncertainty into OPF problems. The solution of an OPF applies only to a certain point of operation and at a certain instant of time. However, instead of considering only a certain instant of time, the scenario could consider a range of possible situations that can be assumed over a given time interval. Thus, the values of the charge, voltage and generation are not single values, but intervals where the solution can be found. After the application of the interval mathematics, it is possible to obtain values of intervals (upper and lower) of active power generation, nodal voltages and marginal cost of operation after optimization. Interval mathematics is a set of methods for manipulating numerical intervals that approximate uncertain data. Those methods are based on the definition of Interval Arithmetic and the optimal scalar product. The application of this technique avoids simulations and exhaustive feasibility studies of all conditions to ensure that all combinations are capable of accurately describing system conditions. It is possible to reduce the computational effort, avoiding the matrix inversion and factorization calculations during the iterative process, reducing the computational time of the process and the numerical errors that could be added. The results will be showed using system of 30 and 70 buses. Key words: Optimal Power Flow, Interval Mathematics, Load Uncertainty.

Orientador : Prof. Dr. Julio Cézar de Almeida / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 20/09/2017 / Inclui referências : fls. 66-69 / Resumo:O uso do polietileno de alta densidade (PEAD) como matéria prima na fabricação de tubulações para distribuição e consumo de gás natural está em ascensão devido ao crescimento das redes de distribuição no Brasil. A melhoria nos processos de polimerização do PEAD possibilita a obtenção de compostos de melhor qualidade e por conta disso, maior resistência. Os ensaios previstos para o projeto das tubulações desconsideram, entretanto, a existência de eventuais defeitos nas paredes externas dos tubos. Dessa forma, o trabalho apresenta uma metodologia numérico-experimental baseada em ensaios de pressão destrutivos em corpos de prova (tubos de PEAD) com entalhes longitudinais e num modelo parametrizado utilizando Redes Neurais Artificiais. O respectivo modelo permite a correlação entre a pressão e tensão de ruptura, deformação e tempo até a falha, possibilitando o cálculo das deformações pelo princípio da correspondência viscoelástica mediante a aproximação das curvas obtidas experimentalmente. Os parâmetros do material são estimados a partir de dados da literatura, evidenciando a influência da taxa de deformação no comportamento viscoelástico do PEAD. Os resultados obtidos mostram que os corpos de prova com entalhes a partir de 20% da espessura apresentam ruptura frágil. A partir de 30% da espessura da parede a pressão de ruptura cai drasticamente, evidenciando com isso uma possível redução na previsão da vida útil de tubulações de PEAD. Palavras-chave: Gás natural. Tubulações de polietileno de alta densidade. Testes de pressão. Viscoelasticidade. Redes neurais artificiais. / Abstract: Polyethylene has been widely used as a raw material in piping lines of natural gas distribution due to the growth of network in Brazil. Production of quality HDPE polymers is improved by using new polymerization techniques producing better mechanical properties. The current tests do not forecast the effects of inherent flaws in outside pipe wall. Thus, the work presents a numerical-experimental methodology based on destructive pressure tests on test bodies (HDPE pipes) with longitudinal notches and on a parameterized model using Artificial Neural Networks. The respective model allows the correlation between pressure and rupture stress, strains and time to failure, and also the calculation of the deformations by the Correspondence Principle of viscoelasticity matching by approximation of the curves obtained experimentally. The material properties were estimated from literature data, evidencing the influence of the strain rate on the viscoelastic behavior of HDPE. The obtained results show that the specimens with notches from 20% of the wall thickness show brittle fracture. Above 30% of the wall thickness the rupture pressure drops dramatically, thus evidencing a possible decrease in the remaining lifetime of HDPE pipes. Keywords: Natural gas. High-density polyethylene pipes. Pressure tests. Viscoelasticity. Artificial neural networks.

Técnicas e tecnologias poupadoras de água tem sido objeto de pesquisa no mundo inteiro, principalmente em modalidades urbanas. A presente tese de doutorado contribuiu para o desenvolvimento de um processo inovador descentralizado de reúso de água em ambientes comerciais, tomando como modelo a lavagem de veículos. A reciclagem de água na lavagem de veículos é uma prática que começa a ser intensamente empregada em países do primeiro mundo motivada por exigências legais. No Brasil, somente nas principais cidades, estima-se em 7 milhões de m³ o consumo mensal de água nesta atividade, aproximadamente 0,5% da demanda urbana por água. Mais, o efluente da atividade lavagem de veículos é ainda altamente poluído com surfactantes, nanopartículas e microorganismos, entre outros poluentes. Estes dados justificam o desenvolvimento de uma tecnologia que possibilite a reciclagem adequada de água nesta atividade, com viabilidade técnica e econômica. O presente trabalho desenvolveu, avaliou, validou e transferiu ao setor produtivo um processo baseado na aplicação integrada das técnicas de Floculação-Flotação em Coluna – FFC, filtração em areia e cloração para tratamento e reciclo destes efluentes. As unidades de floculação (floculador hidráulico em linha – tr = 10s, G > 1000s-1; Tanfloc SL - 200-700 mg.L-1) e geração de microbolhas (bombas centrifugas multifásicas – microbolhas com D32 = 75μm) possibilitaram a formação de flocos aerados (0,8–1,6 mm de diâmetro e velocidade de ascensão de 45-150m.h-1) e consequente alta taxa de separação sólido-líquido na coluna de flotação (>18m.h-1). A partir destes dados de caracterização da técnica, um sistema de reciclagem de água na lavagem de veículos de passeio foi instalado e monitorado ao longo de seis meses. Ainda, a técnica FFC foi empregada de forma integrada com a filtração em areia e a cloração (0,5 mgCl2.L-1). A água residuária e a água tratada via FFC+filtro de areia+cloração foram caracterizadas e a eficiência de remoção de sólidos suspensos (>85%), turbidez (>90%), surfactantes MBAS (>40%), DBO5 (>60%), DQO (>60%) coliformes totais (95%) e E.coli (99% - 2 log) determinada. Este estudo longo foi realizado em um lava-rápido comercial em Porto Alegre-RS e uma economia de 70% de água no processo de lavagem foi atingida. Entretanto, embora mais de 2000 carros tenham sido eficientemente lavados com a água tratada, foi observada uma tendência de aumento de sais dissolvidos, além de uma alta concentração de coliformes, mesma na água tratada. Assim, a quantificação de risco microbiológico (à saúde humana) e de risco químico (agressividade aos veículos e equipamentos – incrustações, manchas e corrosão) fez-se necessária. As metodologias aplicadas foram: o quantitative microbial risk assessment – QMRA e o balanço de massas de parâmetros de interesse. O QMRA mostrou ser necessário se limitar a concentração de E.coli a 200 NMP.100mL-1. Esta contagem de microrganismos foi atingida com dosagem mínima de 15 mgCl2.L-1. O balanço de massa proposto mostrou que a água de reúso, após cloração para efetivo controle microbiológico, apresenta concentração de sais e, especificamente, cloretos, em níveis aceitáveis. Quanto à viabilidade econômica, esta ficou confirmada por uma avaliação econômica simplificada que confrontou economia na despesa com água, versus custos de investimento e operação da tecnologia – a depender da demanda por água, o payback pode ser inferior a 6 meses. O pedido de patente da técnica foi depositado em 2008 e publicado na revista do INPI em 03/2010, sob o número PI 0802871-0, sendo a UFRGS a proprietária da técnica. A transferência da técnica à sociedade, por sua vez, foi realizada por diversas publicações em revistas e congressos nacionais e internacionais, bem como pela comercialização da tecnologia, revertendo benefícios à universidade e ao meio ambiente. A efetiva transformação da técnica em tecnologia, na nossa sociedade, somente irá ocorrer caso seja gerado um nicho inicial de mercado que sustente a continua aplicação e desenvolvimento da prática de reciclagem de água na lavagem de veículos. Para tanto, uma moderna legislação especifica deve ser criada e fiscalizada, bem como incentivos financeiros deverão ser estabelecidos. Espera-se que os resultados aqui apresentados sejam um indutor de ambos os processos. / Water savings technologies have been a research object around the world, mainly in urban modalities. The present PhD thesis contributes to this theme developing and validating an innovative decentralized water reuse technique in vehicles wash activity. The practice of water recycling/reuse in vehicles wash begins to be intensively employed in developing countries, where laws impose it. In Brazil, this practice is not imposed, but a monthly consumption of 7 millions of m³ (0.5 % of the total urban water demand) and a great pollution load justified such a practice, moreover when new technical and economically feasible techniques are domestically available. Herein, the developed, evaluated, and validated technique is based on the integration of flocculation-column flotation (FCF), followed by sand filtration and chlorination. The claimed advances of the proposed process are: in-line fast and turbulent flocculation/mixing – 10 s and 1,000 s-1, using a tannin based coagulant/flocculant; multiphase centrifugal pump microbubbles generation – generating bubbles with Sauter mean diameter (D32) around 75 μm; appearance of aerated flocs - 0,8 – 1,6 mm equivalent diameter with a rising rate in between 45 – 150 m.h-1; and fast solidliquid column flotation (high hydraulic-load – around 18 m.h-1). Following the successful development of the technique, a full scale water recycling system was installed and monitored in a commercial car wash per six month. The car wash wastewater and the treated water (FCF plus sand filtration and chlorination – 0,5 mgCl2.L-1) where characterized and the efficiency in removing suspended solids (> 85%), turbidity (> 90%), surfactant MBAS (> 40%), DBO5 (> 60%), total coliformes (95%) and E.coli (99%) determined. Regarding water consumption, a water audit showed 70% water save – average for 2,000 car washes. Observed drawbacks where the tendency for rising dissolved solids concentration and a still high concentration of E.coli in treated water. To better understand and control this drawbacks a mass balance and a quantitative microbiological risk assessment (QMRA) where employed. The answers where: i. Although there is a dissolved solid increment, the risk of vehicles and wash equipment corrosion and scaling are low, or controlled; ii. The microbiological risk of the water reclamation system can be controlled by limiting the E.coli counting in 200 CFU.100mL-1. Once the technical issue is solved, it works to walk trough economics. A simple economic evaluation was performed for different Brazilian state capitals and showed financial viability – depending on water demand and price the payback period can be as low as 6 months. Considering the potential for innovation, the process had it intellectual property (patent) required, being the University - UFRGS the proponent. By now, the technique is being transferred to the market by a great number of national and international publications. Moreover, a small company (an university spin-off) is commercializing the technique. Nevertheless, it seems that an early market must be constructed from public policies, supporting the commercialization and demonstration of the technique. It is well known that public policies, including at least financial incentives and technical regulation, are imperative to turn a technique in a technology (innovation chain). The authors believe that the present work will help in this evolution.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engeharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-15T19:06:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T12:57:44Z : No. of bitstreams: 1 181095.pdf: 16273460 bytes, checksum: dc81928769209d2e18b17960515fe984 (MD5)