Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T00:38:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 192680.pdf: 9753454 bytes, checksum: 43e3fc9700aae2c0f2ea0874eb4deb93 (MD5) / O foco principal dos estudos do presente trabalho está dirigido ao desenvolvimento e implementação do método da modelagem numérica por Linhas de Transmissão (TLM) e à aplicação do mesmo em problemas de interação dos campos de radiofreqüência (RF) com os meios biológicos. São apresentados em detalhes os aspectos fundamentais das versões bi e tridimensionais do método TLM tradicional. É realizada a implementação de malhas irregulares (do tipo graded mesh) para as duas topologias TLM-2D, contornando assim as limitações impostas pelo aspecto geométrico da malha tradicional. Os algoritmos são adaptados para o tratamento de meios com perdas, obtendo-se um equacionamento que garante a simulação de inúmeros problemas de propagação de ondas eletromagnéticas em estruturas de geometria arbitrária, sempre que os meios sejam lineares, isotrópicos e não dispersivos. São abordados também os principais aspectos teóricos do fenômeno da interação dos campos de RF com os meios biológicos. Para a modelagem no domínio do tempo de fenômenos envolvendo meios dispersivos, é estudada a formulação TLM modificada (2D e 3D), utilizando técnicas de Transformada Z. O método assim reformulado permite a manipulação direta no domínio do tempo das equações com parâmetros dependentes da freqüência. O equacionamento do TLM dispersivo é condicionado para o tratamento de meios dielétricos de primeira ordem (materiais de Debye), que é o caso dos meios biológicos. Três exemplos de aplicações em bioeletromagnetismo são estudadas para testar as potencialidades do TLM. Os resultados das simulações foram altamente satisfatórios, mostrando assim a eficácia do método como ferramenta de cálculo para a modelagem deste tipo de problema.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T18:12:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 256034.pdf: 2142045 bytes, checksum: aaab020366c265b98d2db3140af8b441 (MD5) / A utilização adequada de campos eletromagnéticos proporciona efeitos benéficos em tratamentos de enfermidades, como no caso do tratamento de neoplasias utilizando a terapia de hipertermia. Esta terapia é utilizada para promover o aumento da temperatura de tecidos biológicos, sendo elevada a níveis que promovem a extinção de células não-saudáveis sem afetar as saudáveis. A hipertermia com campos eletromagnéticos necessita de constantes estudos para aprimorar as variáveis envolvidas. A utilização de um método numérico permite simular casos de meios diversos, com grandezas eletromagnéticas diversas. Neste estudo é considerado o método TLM, o qual resolve indiretamente as equações de Maxwell no domínio do tempo, predizendo o comportamento do campo eletromagnético. Estudos computacionais com o método TLM são limitados em virtude da freqüência dos campos eletromagnéticos adotados. A realização de simulações com o TLM em baixas freqüências requer significativa capacidade de memória e processamento computacional, atualmente inviabilizando as simulações nestes casos. Como uma maneira de contornar tal circunstância, permitindo predizer análises de propagação de campos eletromagnéticos em baixas freqüências, analisa-se de maneira crítica o uso de um arranjo matemático, conhecido como método de escalonamento de freqüência, o qual através do resultado de uma simulação de propagação de campos em uma freqüência alta possibilita predizer o comportamento destes campos em uma freqüência baixa. São também apresentadas análises de simulações com o TLM, possibilitando verificar o comportamento do campo elétrico em meios biológicos em função da freqüência, além de uma modelagem matemática que de maneira generalista descreve tal comportamento, contribuindo com a área do conhecimento.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T18:42:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 194166.pdf: 1134039 bytes, checksum: d3ac74670e71af4a3122262eb120e8e6 (MD5) / Este trabalho apresenta a aplicação eficiente do método numérico TLM- Transmission Line Method na solução dos principais problemas relacionados a transitórios elétricos em transformadores elétricos. Dadas a simplicidade e a eficiência desse método, torna-se possível o desenvolvimento de programas computacionais para a análise de diversos projetos de transformadores frente às solicitações transitórias elétricas, segundo as particularidades de cada fabricante, através de planilhas eletrônicas. Inicialmente, se define e justifica quais vêm a ser os três principais casos de transitórios elétricos relacionados a transformadores e a importância da análise desses casos, no contexto regional. Em seguida, esses três casos são analisados de forma teórica, baseando-se no que há de mais atual em cada um deles. Desta forma, se demonstra a necessidade do uso de ferramentas computacionais eficientes para a análise dos casos. Então, o método TLM é apresentado, através de exemplos relacionados aos três principais casos e em seguida cada um desses três casos é simulado, com a base no método. Dada a coerência obtida, a apresentação culmina com a validação experimental dos três casos, permitindo vislumbrar a aplicação do método em diversas outras situações particulares , de interesse de fabricantes de transformadores. A forma simples como os programas computacionais podem ser desenvolvidos é enfatizada.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T07:26:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 297690.pdf: 6636038 bytes, checksum: d24dc90195cf96478a5f32b9f785ba7d (MD5) / A presente tese versa sobre a avaliação do ambiente eletromagnético em estabelecimentos assistenciais de saúde (EAS), no intuito de promover uma adequada gestão da compatibilidade eletromagnética (EMC) em áreas clínicas de grande inserção tecnológica (ex. hospitais). O trabalho foca em uma abordagem coordenada entre diferentes técnicas de investigação científica, dentre as quais se destacam as técnicas de medição, de simulação numérica e de otimização. Na parte de medição, são apresentados e discutidos em detalhes os métodos e protocolos utilizados para o levantamento e a caracterização completa da propagação de ondas em hospitais. Estas medições são voltadas para três objetivos diferentes, tais como diagnosticar o panorama eletromagnético estabelecido em ambientes clínicos, mensurar as emissões eletromagnéticas originadas individualmente para cada equipamento eletromédico em operação nestes ambientes e, por fim, caracterizar os parâmetros constitutivos das estruturas arquitetônicas que compõem estes ambientes. A partir destas informações elementares é desenvolvida uma modelagem numérica efetiva da propagação de ondas e dos acoplamentos eletromagnéticos estabelecidos no EAS. Na parte de simulação computacional, a ferramenta numérica empregada nesta pesquisa é baseada no método da modelagem por linhas de transmissão (TLM). Todos os processos de modelagem numérica para os equipamentos médicos, para as fontes eletromagnéticas externas, e para as estruturas arquitetônicas presentes no EAS, são sistematicamente apresentados e discutidos. Finalmente, os modelos desenvolvidos são inseridos em uma série de processos de otimização voltados à gestão da EMC em hospitais. O método da Krigagem é aplicado para desenvolver processos de otimização espacial, enquanto o método dos Algoritmos Genéticos é utilizado para desenvolver processos de otimização geométrica. Os resultados obtidos permitem obter a sinergia entre todos os métodos aplicados, de modo a potencializar as suas principais vantagens e suprimir as suas limitações. / The current thesis deals with the assessment of electromagnetic environments in health care facilities (HCF), in order to promote an adequate management program for electromagnetic compatibility (EMC) in clinical areas with a large number of technologies (e.g. hospitals). This work surveys a coordinated approach using different techniques of scientific investigation, such as measurement techniques, numerical simulation, and optimization process. Regarding measurement techniques, it is presented a deep overview about the methods and protocols employed to provide a complete evaluation of wave propagation in hospitals. As a rule, these measurements are related to three main goals, such as to diagnose the electromagnetic profile established in clinical environments, to measure electromagnetic emissions originated from each electrometrical equipment within this area, and also to characterize the constitutive parameters of architectural structures composing the building. Based on that information, it is developed an effective numerical modeling of wave propagation and electromagnetic couplings established in the HCF. As far as computational simulation is concerned, the numerical tool engaged in this research is based on the Transmission Line Modeling Method (TLM). The complete development of numerical modeling for medical equipment, external electromagnetic sources, and also the architectural structures in the EAS, are systematically presented and discussed. Finally, all numerical models developed in this work are employed in a number of optimization processes regarding EMC management in hospitals. The Kriging method is mainly applied to develop spatial optimization process, whereas the Genetic Algorithms method is used to develop geometric optimization assessments. The achieved results allow to obtain synergy between all methods applied, in order to explore the potential of most important advantages and suppress its limitations.