Sorocaba - ICTS - Instituto de Ciência e Tecnologia

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Avaliação de desempenho elétrico em dispositivos tridimensionais horizontalmente empilhados
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-05-02) Nascimento, Sidnei de Oliveira ; Andrade, Maria Glória Caño de ; Lima, Lucas Petersen Barbosa ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Neste trabalho, o desempenho dos dispositivos de canais empilhados ou multicanais (iFinFET – (Inserted-oxide Fin Field Effect Transistor) e GAA FET (Gate All Around Field Effect Transistor)) e do bulk FinFET convencional é investigado através de simulações numéricas tridimensionais TCAD (Technology Computer-Aided Design). Os parâmetros simulados, como corrente de dreno (IDS), tensão de limiar (VTH), inclinação de sublimiar (SS), redução de barreira induzida por dreno (DIBL) e transcondutância (gm) foram usados como parâmetros de comparação para avaliar o desempenho do dispositivo de canal empilhado sobre dispositivo FinFET. Os resultados demonstraram que para uma mesma área da região ativa, um dispositivo multi-gate possui o melhor desempenho devido à maior área de contato da porta em relação à superfície do canal e apresentando assim um melhor acoplamento eletrostático e, consequentemente, maior IDS. Tomando os parâmetros do dispositivo FinFET como referencial (comprimento de canal (L) = 12 nm) de resultados obtidos, IDS para os dispositivos iFinFET e GAA FET foi 18,6% e 37%, respectivamente, maior que a referência (FinFET). Para a tensão de limiar (VTH), observou-se redução no percentual para os dispositivos iFinFET e GAA FET (2,6% e 5,0% respectivamente). A inclinação de Sublimiar (SS) apresentou redução percentual de seus valores (1,3% para iFinFET e 2,6% para GAA FET), bem como redução do ganho intrínseco de tensão (VEA) (27,9% para iFinFET e 45,3% para GAAFET). O DIBL se destacou por apresentar também diminuição de valor, iFinFET com 9,4% e GAA FET com 0,6%. Por outro lado, observou-se aumento nos percentuais da transcondutância (gm) do dispositivo iFinFET e GAA FET (23,6% e 53,6% respectivamente). Outro parâmetro com aumento substancial em relação a referência foi a condutância de dreno (gD), com aumento de 78,5% para iFinFET e 192,0% para GAAFET. Além disso, este trabalho mostra o potencial promissor de dispositivos de múltiplos canais empilhados para substituir dispositivos convencionais de canal único em circuitos eletrônicos integrados modernos.
Sistema embarcado aplicado a automação na alimentação de pets: ML e IoT
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-11-27) Jacomini, Rodrigo de Souza ; Diniz, Ivando Severino ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O Brasil se destaca globalmente na indústria de animais de configuração, com significativo faturamento e uma vasta população de aproximadamente 160 milhões de animais, incluindo 67,8 milhões de cachorros e 33,6 milhões de gatos. No entanto, a ausência dos tutores durante viagens ou períodos de trabalho pode comprometer o cuidado adequado com os animais. Nesse contexto, a tecnologia, especialmente a Internet das Coisas (IoT), surge como uma solução para facilitar o cuidado com os animais de estimação. Muitas soluções disponíveis para monitoramento e alimentação de animais apresentam limitações, como curto alcance de identificação e alto consumo de energia. Assim, há uma demanda por dispositivos mais avançados e eficientes capazes de fornecer cuidados personalizados aos animais e lidar com falhas de energia. Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de um sistema inteligente que combina hardware e software para identificar animais, lidar com falhas de energia elétrica e fornecer alimentação personalizada e garantir o bem-estar dos animais de estimação, mesmo na ausência do tutor e em situações de falta de energia. No presente estudo, foi desenvolvido um dispositivo capaz de alimentar e oferecer água a diferentes animais de estimação a partir de treinamentos realizados por meio dos algoritmos FOMO e YOLO. Além disso, foi criado um nobreak inédito para a manutenção da funcionalidade do dispositivo mesmo na ausência de energia elétrica. Como resultados, foi possível observar que o dispositivo desenvolvido foi capaz de distinguir cães e gatos com uma sensibilidade e especificidade adequadas, no entanto, o algoritmo de classificação YOLO (83,3%) se saiu melhor que o FOMO (75%). Além disso, observou-se que, na ausência de energia elétrica, o sistema continuou funcionando por 60 horas. Na ausência de energia elétrica, o dispositivo ainda foi capaz de enviar dados sobre alimentação e consumo de água pelo animal de estimação para um cartão SD Card e para nuvem. Testes realizados com um cão em uma casa mostraram que o sistema foi facilmente utilizável. Os resultados obtidos destacam o desenvolvimento bem-sucedido de um dispositivo inteligente que atende às necessidades dos tutores de animais de estimação, proporcionando tranquilidade e bem-estar tanto para os animais quanto para seus cuidadores. O dispositivo desenvolvido demonstrou eficiência na identificação e alimentação dos animais, além de garantir a operação contínua, mesmo em situações de falta de energia elétrica. Análises futuras visarão testar o dispositivo em um ambiente real.
Comparação do uso de descritores para a previsão da produção fotovoltaica a partir de séries históricas e LSTM
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-11-01) Gonçalves, Nairon Augusto Monari ; Martins, Antonio Cesar Germano ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Este trabalho apresenta um estudo baseado em redes neurais recorrentes do tipo LSTM (Long Short-Term Memory) para prever a produção de energia de um conjunto de painéis fotovoltaicos, com um horizonte temporal de seis horas e quarenta minutos (quatrocentos minutos). Esse estudo utiliza dados históricos de três anos, quatro meses e dezessete dias, que incluem medições meteorológicas e de produção de energia fotovoltaica. O objetivo é realizar uma análise comparativa entre um modelo treinado exclusivamente com dados de produção de energia e oito modelos que incorporam descritores meteorológicos no treinamento. Os resultados indicam que o modelo treinado apenas com a produção de energia fotovoltaica obtém desempenho equivalente ao de modelos que incluem descritores meteorológicos. Este estudo demonstra a eficácia da abordagem LSTM e sugere que, para o problema específico de previsão da produção de energia fotovoltaica, os descritores meteorológicos não proporcionam uma melhoria significativa no desempenho do modelo.
Análise técnico-econômica de Usinas Híbridas Fotovoltaicas e a gás considerando operação isolada
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-10-29) Araújo, Wellington César de ; Liberado, Eduardo Verri ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O uso de fontes de energias renováveis e alternativas vem sendo estimulado e tem crescido nos últimos anos, tendo a energia solar cerca de 17,5% de participação na matriz energética nacional. Porém, para poder democratizar e expandir o uso em regiões afastadas do território nacional, é preciso realizar a busca por alternativas que possam viabilizar o uso de sistemas isolados. Para tanto, neste estudo propõe-se analisar a viabilidade técnica e econômica de se utilizar gases combustíveis como fonte complementar de energia em sistemas isolados, de modo a substituir os sistemas de armazenamento em baterias atualmente utilizados. Dessa forma, esse estudo consiste em verificar, por meio de simulações computacionais, a viabilidade técnico-econômica de um modelo de usina híbrida de geração de energia elétrica composta pelas fontes solar e gás, e voltada para aplicações isoladas da rede elétrica.
Abordagens para controle e automação usando microsserviços e computação de borda na Indústria 4.0
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-10-09) Viana, Eduardo Amaro ; Godoy, Eduardo Paciência ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A Indústria 4.0 (I4.0) tem como objetivo revolucionar o cenário da produção industrial, criando um ambiente interligado, digitalizado e inteligente, o qual exige uma maior descentralização, uma abordagem mais modular e totalmente interoperável. Essas características não são atendidas pelas arquiteturas tradicionais de controle e automação industrial. Essa necessidade crucial impulsionou o desenvolvimento de novas arquiteturas para atender às demandas da I4.0, as quais têm sido baseadas em tecnologias como a Computação de Borda e a arquitetura de software baseada em serviços ou microsserviços. A Computação de Borda combinada com a arquitetura de microsserviços permite desenvolver aplicações independentes que conectam serviços disponibilizados por equipamentos e sistemas alocados em diferentes níveis hierárquicos industriais. No entanto, ainda há um desafio significativo relacionado à carência de ferramentas e de padronização para a difusão dessas aplicações de controle e automação baseadas em microsserviços e Computação de Borda na I4.0. Embora o tradicional padrão IEC 61131, contemple as ferramentas para o desenvolvimento das aplicações de controle e automação, o mesmo não acompanhou a evolução tecnológica e possui limitações no tocante à conectividade com essas tecnologias da I4.0. Em contrapartida, ferramentas de desenvolvimento de Tecnologia da Informação (TI), mais aderentes à essas tecnologias da I4.0, não proporcionam um desenvolvimento padronizado e alinhado às aplicações de controle e automação. Dessa forma, esta pesquisa investigou e desenvolveu abordagens para controle e automação usando microsserviços e Computação de Borda na I4.0. A primeira abordagem focou na integração de uma plataforma de software industrial baseada na norma IEC 61131, denominada OpenPLC, com os microsserviços. Essa integração foi feita através do desenvolvimento de um driver de comunicação e de uma biblioteca de blocos para a comunicação e programação padronizada com os microsserviços. A segunda focou na integração de uma ferramenta de TI voltada para a Computação de Borda, denominada Node-RED, com os microsserviços. Essa integração foi feita através do desenvolvimento de uma biblioteca de blocos aderente às aplicações de controle e automação para sistematizar a criação das aplicações com microsserviços. Um estudo comparativo entre estas duas abordagens é apresentado, discutindo suas vantagens e limitações. Ambras as abordagens foram implantadas e testadas experimentalmente em aplicações de automação e controle numa planta piloto de processos industriais baseada em microsserviços.
Aplicativo inteligente para aprendizado, comunicação e tradução de libras: voz, texto e sinal
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-10-18) Gomes, Danilo Ruy ; Diniz, Ivando Severino ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A questão da inclusão social é uma responsabilidade global da sociedade. Com os avanços tecnológicos sem precedentes, as oportunidades para melhorar a vida das pessoas tornaram-se cada vez mais acessíveis, inclusive para aquelas com algum grau de surdez. Esta dissertação teve como objetivo investigar toda a jornada das pessoas surdas, explorando seu contexto cultural, o impacto das línguas de sinais em suas vidas, a estrutura da Língua Brasileira de Sinais (Libras), além de pesquisas envolvendo fluentes em Libras. Também foi realizado um estudo para compreender como as tecnologias atuais vêm contribuindo para o processo de comunicação entre surdos e ouvintes, o que culminou no desenvolvimento de um aplicativo em nível MVP (Produto Mínimo Viável). O projeto utilizou técnicas de Design Thinking, com uma investigação contextual junto a pessoas fluentes em Libras, além de métodos para o desenvolvimento de software e a incorporação de algoritmos de Inteligência Artificial. Como resultado, foi criado um aplicativo que converte texto ou voz em Língua Portuguesa para sinais reproduzidos em Libras, reorganizando as frases nos padrões SVO (Sujeito-Verbo-Objeto) ou SOV (Sujeito-Objeto-Verbo). O aplicativo foi avaliado por fluentes em Libras, incluindo pessoas surdas das regiões de Itapetininga e Sorocaba, no estado de São Paulo, com uma taxa de compreensão das frases superior a 90%. A continuidade do projeto para uma futura implementação em larga escala é promissora, assim como a possibilidade de expansão dos estudos, com o objetivo de facilitar a comunicação entre não fluentes e pessoas surdas.
Planejamento de expansão de redes elétricas de distribuição considerando consumidores no ambiente da Indústria 4.0
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-06-03) Espinoza, Gustavo Lino Morales ; Amasifen, Juan Carlos Cebrian ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Na atualidade o planejamento de redes de distribuição de energia elétrica (PRDE) é uma ferramenta importante para atender as necessidades de fornecimento de energia elétrica dos consumidores, atuais e futuras, com o mínimo de investimentos necessários, mantendo uma operação eficiente e atendendo os critérios técnicos e regulatórios. Além disso, novos conceitos, desafios e paradigmas associadas com as Redes Elétricas Inteligentes e a Indústria 4.0 têm incrementado a complexidade do PRDE. Nesse sentido, este trabalho aborda o planejamento de expansão de sistemas de distribuição de energia elétrica para atender às demandas crescentes, com enfoque na integração dos consumidores industriais que estariam imersos no ambiente da Indústria 4.0. Este estudo apresenta um modelo de planejamento que emprega algoritmos genéticos com o objetivo de reduzir os custos de investimento, as perdas elétricas na rede e as perdas financeiras decorrentes de afundamentos de tensão e interrupções de energia nos consumidores sensíveis a estes fenômenos. A abordagem adotada neste trabalho é multidimensional, considerando tanto aspectos técnicos quanto econômicos. A metodologia proposta foi aplicada a uma rede de 18 barras e outra de 54 barras. Os resultados permitem identificar novas alternativas de investimentos na rede elétrica para cada um dos estágios de planejamento analisados. Essas alternativas permitem atender as demandas de energia dos consumidores e suas necessidades particulares em relação a níveis de qualidade de energia, principalmente para os consumidores sensíveis como os industriais com tecnologias advindas da Indústria 4.0.
Análises espacial e temporal de variáveis de qualidade da água no reservatório Jaguari-Jacareí através de imagens Sentinel-2
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-06-11) Merchan Camargo, Zahia Catalina ; Pompêo, Marcelo Luiz Martins ; Sòria-Perpinyà, Xavier ; Carlos, Viviane Moschini
As imagens de satélite são uma ferramenta crucial para monitorar ecossistemas aquáticos e avaliar a qualidade da água, pois permitem a medição de parâmetros como a concentração de clorofila-a (Chl-a), ficocianina (PC) e densidade de cianobactérias. Esses indicadores ajudam na avaliação dos processos de eutrofização e na detecção de cianobactérias em ecossistemas aquáticos. Nesse contexto, este estudo utilizou dados de campo e imagens de 2015 a 2022 do sensor Sentinel-2 para estudar os reservatórios Jaguari-Jacareí (JAG-JAC). Foram aplicadas duas correções atmosféricas do processador Case 2 Regional Coast Color (C2RCC), C2X e C2XC, e foram desenvolvidos algoritmos para estimar os parâmetros mencionados, usando medições de dados in situ, bem como dados de reflectância extraídos das imagens. Além disso, os produtos automáticos de clorofila-a (con_chla) derivados dos processadores C2X e C2XC foram validados. Os resultados demonstraram que o processador C2X tem melhor potencial para estimar parâmetros de qualidade da água. Os melhores algoritmos foram calculados usando a relação de bandas R705/R665 para Chl-a e a relação R705/R490 para PC. Para a densidade de cianobactérias, o melhor algoritmo foi derivado da relação entre densidade de cianobactérias e Chl-a usando dados obtidos neste estudo. Posteriormente, esses algoritmos foram aplicados a 42 imagens Sentinel-2, permitindo mapeamentos e análises espaciais e temporais ao longo de quatro anos (2019 a 2022). Diferenças espaciais foram observadas nos três parâmetros avaliados, refletindo mudanças significativas na superfície da água dos reservatórios. Notavelmente, o reservatório Jaguari apresentou concentrações mais altas desses parâmetros em comparação ao reservatório Jacareí. A análise temporal mostrou que as concentrações de clorofila, PC e densidade de cianobactérias aumentaram, especialmente nos últimos dois anos, indicando possíveis impactos ambientais. A análise de wavelet revelou mudanças sazonais, com picos positivos durante o verão, indicando valores mais altos desses parâmetros, e picos negativos durante o inverno, quando os valores são mais baixos. Nos dois primeiros anos, as mudanças nos parâmetros foram mais graduais, enquanto nos últimos dois anos foram mais contrastantes, geralmente com valores mais altos. Os reservatórios não atendem aos padrões de qualidade da água para clorofila-a e densidade de cianobactérias, com valores significativamente mais altos do que os permitidos pelos órgãos de controle ambiental do estado de São Paulo. A proliferação de cianobactérias representa uma ameaça à saúde e ao meio ambiente, destacando a necessidade de gestão e monitoramento contínuos, utilizando imagens de satélite e análises in situ para facilitar a tomada de decisões.
Sistema integrado para monitoramento de variáveis energéticas do Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba no contexto de Smart Campus
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-05-27) Zarpellon, Bruno Oliveira ; Paredes, Helmo Kelis Morales ; Arenas, Luis Armando de Oro
De maneira geral, pode-se afirmar que um smart campus é um campus universitário que faz uso de tecnologias de informação e comunicação (TICs) e Internet das coisas (IoT), de modo a tornar os processos que ocorrem no campus em processos inteligentes, trazendo benefícios econômicos e gerenciais para a instituição, para o meio ambiente e para seus integrantes por meio de serviços personalizados, melhoria na qualidade de ensino e qualidade de vida. Com base nos benefícios que sua implementação pode trazer, o Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba (ICTS) da Unesp se propôs a iniciar sua transição para se tornar um smart campus, definindo como seu primeiro passo a adoção de medidas relacionadas à medição, geração, consumo e controle de energia elétrica e água. O objetivo deste trabalho é demonstrar como foi projetado e implementado um sistema de monitoramento do consumo de energia elétrica do ICTS, e sua integração com outros sistemas complementares, como a estação meteorológica e o sistema de geração de energia fotovoltaica, além de apresentar suas características gerais de funcionamento. O sistema de monitoramento foi implantado com base na estrutura pré-existente de medição e produção de energia do campus, aliada ao uso de softwares open source que permitiram que a implementação fosse realizada com baixo custo. A avaliação do sistema entregue comprovou sua confiabilidade, intuitividade e, principalmente a construção de uma base sólida para a implementação de aplicações que transformem o ICTS em um smart campus do ponto de vista energético, demonstrando um impacto positivo imediato e um extremo potencial para tais aplicações como previsão das cargas do campus e seu consumo.
Análise espaço-temporal da evolução de ilhas de calor na APA de Itupararanga
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-10) Mendes, Amanda Letícia de Meneses ; Silva, Darllan Collins da Cunha e ; Simonetti, Vanessa Cezar
A urbanização intensiva, a expansão das áreas agrícolas e as mudanças climáticas têm um impacto relevante no equilíbrio ambiental afetando a disponibilidade dos recursos naturais. A utilização do sensoriamento remoto se mostra crucial para monitorar essas mudanças ao longo do tempo, permitindo uma compreensão mais ampla dos processos em curso e auxiliando na identificação de áreas que necessitam de atenção prioritária. O trabalho teve por objetivo analisar comparativamente as alterações climáticas e do uso da terra, identificando os principais fatores contribuintes para a formação das ilhas de calor na Área de Proteção Ambiental (APA) de Itupararanga. Através dessas análises, buscou-se compreender melhor os impactos das atividades antrópicas na disponibilidade de recursos naturais, visando garantir a sustentabilidade ambiental e social da região para as gerações futuras. Foi conduzida uma análise espaço-temporal comparativa das mudanças climáticas, ilhas de calor e uso da terra na APA de Itupararanga, utilizando sensoriamento remoto, com ênfase na série de satélites Landsat. A visualização dos usos do solo, da temperatura e suas alterações é crucial para compreender a formação das ilhas de calor. A análise considerou o período de 1986 a 2021, utilizando imagens dos satélites Landsat 5, 7 e 8. Os dados do MapBiomas foram empregados para mapear a cobertura e o uso da terra. O software QGIS versão 3.28.11 foi utilizado para manipulação e análise das imagens, além do PAST 4.09 para as análises estatísticas. Buscou-se identificar a relação entre temperatura superficial e os diferentes usos do solo, que influenciam na formação das ilhas de calor. A pesquisa revelou mudanças significativas na APA de Itupararanga entre 1986 e 2021, com expansão urbana crescente nos anos de 2000, 2007 e 2021. As análises estatísticas revelam uma correlação negativa significativa (-0,98), indicando que o aumento da Temperatura Campestre está associado à redução da extensão das Áreas Continentais. Isso sugere um efeito do aquecimento localizado que pode afetar a disponibilidade hídrica do Reservatório de Itupararanga. Além disso, a Temperatura Campestre mostra uma correlação positiva forte (0,93) com a Área de Cultura Temporária, destacando o impacto significativo do aumento desse uso do solo no aumento da temperatura local.
Contribuições no desenvolvimento e avaliação de algoritmos de posicionamento solar para aplicações em rastreadores solares
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-06-03) Braz, Nadine Figueiredo Rezende ; Gonçalves, Flávio Alessandro Serrão ; Liberado, Eduardo Verri
A energia solar está disponível em abundância na natureza, e nos últimos anos foi observada uma queda substancial nos custos relacionados aos sistemas fotovoltaicos. Portanto, os sistemas baseados em energia solar têm assumido uma posição de liderança na busca por fontes alternativas de energia. Embora o uso de rastreador solar nesses sistemas não seja imprescindível, sabe-se que seu uso pode potencializar a energia coletada. Para atender a essa demanda crescente, é necessário considerar o efeito de diversos parâmetros que podem influenciar no desempenho dos rastreadores solares, como diferentes períodos, condições geográficas e climáticas, algoritmos de posicionamento bem como erros de rastreamento. Assim, este trabalho tem como objetivo o estudo, o desenvolvimento e a avaliação da eficácia de famílias de algoritmos de rastreamento solar, através do provimento compreensivo de análises qualitativas dos algoritmos de posicionamento solar e dos benefícios de suas implantações em sistemas de geração fotovoltaico com rastreadores solares de eixo único. Neste contexto, a acurácia dos diferentes algoritmos existentes foi analisada, evidenciando que algoritmos menos complexos que o Solar Position Algorithm (SPA) poderiam ser implementados sem impacto substancial na geração de energia. O desempenho de sistemas fotovoltaicos fixos e com sistemas de rastreamento também foi avaliado para dadas localidades, de forma a comparar dados de geração bem como sua eficiência em relação a diferentes softwares de simulação de geração fotovoltaica, verificar a acurácia de diferentes algoritmos de posicionamento solar trazendo contribuições para sistemas com rastreadores solares através de simulações computacionais. A eficiência do rastreador em relação a um sistema fixo para o software pago, software aberto e protótipos semelhantes aos simulados foram de 21%, 20% e 16%, respectivamente, as quais estão dentro dos valores encontrados na literatura, que podem variar de 12% a 25% para rastreadores de eixo único. Finalmente, foi proposta uma metodologia SPA aprimorada, considerando um sistema de rastreamento realimentado para detecção de condições de erros de rastreamento, fazendo com que a geração se mantenha próxima aos níveis ideais esperados, com aumento de 0,110% a 1,769% da geração anual de energia, quando avaliados erros de rastreamento entre 0,15° a 10°.
Caracterização de filmes finos obtidos por PECVD em substratos de bronze poroso e alumínio
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-05-22) Cesar, José Luciano Cerqueira ; Durrant, Steven Frederick
Há uma vasta gama de pesquisas com foco no estudo de deposições de filmes finos em substratos planos e lisos. Existem alguns trabalhos tratando de filmes crescidos em substratos porosos não metálicos, principalmente na área de biomateriais. Há poucos estudos sobre filmes finos depositados a plasma em substratos metálicos porosos. A importância deste assunto origina-se de possíveis aplicações, como por exemplo em catálise, membranas seletivas, sensores, etc. Neste estudo, o PECVD foi empregado para obter filmes a-C:H:F em substratos de bronze poroso (sinterizado), usando os gases C2H2 e SF6, tendo como parâmetro principal o tempo de deposição. O estudo objetiva verificar o crescimento e a aderência de filmes finos em substrato poroso. Em uma outra abordagem, substratos de alumínio não poroso, com pequenos furos, foram usados para comparar os filmes crescidos na superfície externa e dentro dos furos. Estudos prelimirares revelaram que uma concentração de 50% de SF6 na descarga e 50 W de potência, com tempo de deposição variando de 5 a 25 min, geraram filmes passíveis de caracterização. Pelo MEV e Software ImageJ, caracterizamos quanto ao grau de porosidade, por meio de uma relação de áreas, e tamanho de partículas. Contudo, observou-se que todos os filmes apresentaram delaminação em um período de 60 dias. Portanto, outras deposições foram feitas usando novos parâmetros, sendo possível obter filmes com menores espessuras e que permaneceram estáveis ao longo do tempo. A taxa de deposição média foi ao redor de 50 nm/min e a rugosidade média foi de 60 nm. IRRAS mostrou que os filmes são a-C:H:F com grupos CHx (x = 1 a 3), CF, OH e CO. Os ângulos de contato variaram entre 35º a 100º e a energia superficial ficou entre 25 a 65 mNm-1. O índice de refração e o gap ótico variaram entre 1,6 a 2,3 e 1,6 a 2,2 eV, respectivamente.
Reinforcement learning-based control for eVTOLs
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-06-03) Almeida, Aline Gabriel de ; Simões, Alexandre da Silva
Esta dissertação de mestrado explora o controle de aeronaves de decolagem e pouso vertical elétricas (eVTOL), com foco na utilização de Aprendizado por Reforço (RL) para aprimorar métodos de controle. A Otimização de Política Proximal (PPO) é utilizada como estratégia incipal de controle, enquanto que uma comparação é feita com o Gradiente de Política Determinística Profunda com Atraso Duplo (TD3). As estratégias são testadas em diversos tipos de UAVs com formas e níveis de complexidade de controle diferentes. A integração dessas estratégias com modelos de aeronaves ocorre dentro do ambiente de simulação MuJoCo. Além isso, é realizada uma análise sobre a capacidade das aeronaves eVTOL de lidar com falhas. Cenários simulados incluem casos onde um ou mais rotores param de funcionar temporariamente, semelhante apossiveis situações da vida real. Por meio dessas avaliações, o objetivo é explorar a eficácia dessas estratégias de controle em contextos práticos. Essa compreensão aprofundada pode contribuir com avanços na aplicação real de técnicas de RL para o controle de aeronaves eVTOL.
Estudo da mobilidade dos elétrons nos transistores HEMTs de AlGaN/GaN
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-05-03) Panzo, Eduardo Canga ; Andrade, Maria Glória Caño de ; Graziano Junior, Nilton ; Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba
Nesta dissertação de mestrado será feito um estudo sobre dispositivos de alta mobilidade de elétrons (HEMTs) fabricados a partir de uma heterojunção de AlGaN/GaN (Nitreto de Gálio e Alumínio/Nitreto de Gálio). Estes transistores têm se tornado cada vez mais importantes no campo da eletrônica de potência. Eles oferecem várias vantagens em relação a outros dispositivos semicondutores como alta velocidade de comutação, alta potência de saída, alta eficiência energética, alta mobilidade de portadores de carga, alta densidade de elétrons, alta resistência térmica e capacidade de operar em altas frequências, especialmente na faixa de radiofrequência, tornando-os ideais para aplicações em sistemas de comunicação sem fio, como satélites, radares e redes móveis de geração 5G. Devido às suas vantagens, estes dispositivos têm sido amplamente adotados em uma variedade de aplicações incluindo amplificadores de potência de radiofrequência, dispositivos de comutação de alta velocidade, fontes de alimentação de alta eficiência, sistemas de iluminação de estado sólido (LEDs) e conversores de energia. Uma vez que a mobilidade é um dos parâmetros que caracteriza a eficiência do HEMT. Este trabalho apresenta um estudo sobre a mobilidade dos elétrons em HEMTs de AlGaN/GaN em função de diversos aspectos como comprimento e largura do canal, temperatura, tensões de porta e de dreno e variações nos diferentes processos de fabricação dos respectivos dispositivos. Os resultados mostram que a mobilidade dos elétrons é maior em HEMTs com maior largura e comprimento de canal. Por outro lado, revelou que a mobilidade dos elétrons é menor com o aumento da temperatura e tensão de dreno. Verificou-se também que a mobilidade é maior em dispositivos desenvolvidos com 2 implantes ativos. Esses resultados destacam a importância de controlar tais características para obter maior mobilidade dos elétrons.
Estudo e aprimoramento do índice de prioridade visando auxiliar o processo de autorrecuperação em redes elétricas de distribuição
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-04-11) Silva, Gabriela Batista ; Morales Paredes, Helmo Kelis ; Amasifen, Juan Carlos Cebrian
Determinar a ordem de prioridade durante eventos de falta de energia requer uma avaliação cuidadosa de vários fatores, incluindo a abrangência e a gravidade da interrupção de energia e as características individuais dos consumidores. Surge, nesse sentido, a necessidade de desenvolver estratégias que auxiliem as empresas concessionárias na identificação e priorização eficiente dos consumidores durante esses eventos críticos. Na literatura, existem métodos multicritério como \textit{Analytic Hierarchy Process} (AHP) e \textit{Simple Multi-Attribute Rating Technique} (SMART), que podem combinar parâmetros operacionais e comportamentais visando a categorização dos consumidores com base em seu índice de prioridade. O método AHP permite a tomada de decisões em problemas complexos, enquanto o SMART oferece uma abordagem simplificada para a tomada de decisões multicriterial. Este trabalho analisa e compara o desempenho do AHP e SMART durante a definição de índice de prioridade para cada consumidor existente na rede. Essa abordagem oferece uma estrutura sistemática para a tomada de decisões durante eventos de falta de energia, capacitando as concessionárias a responder de forma mais eficaz e eficiente às necessidades dos consumidores e da comunidade em geral. Esses métodos foram aprimorados e implementados em simulações em duas redes avaliando condições distintas de funcionamento bem como analisando o impacto da variação dos parâmetros considerados na priorização. O método SMART apresentou menor tempo de processamento ao aumentar o número de clientes e a massa de dados em um evento de contingência, enquanto o método AHP, devido às suas comparações hierárquicas, tornou-se mais complexo com mais consumidores, mas ofereceu maior detalhamento e definição na priorização. Os gráficos mostraram distinções claras nos pesos finais por consumidor calculados pelo AHP, em contraste com variações mais sutis no SMART. A escolha do método a ser utilizado deve considerar as necessidades específicas, seja pela rapidez em emergências ou pela precisão na classificação, e pode ser planejada previamente, com recálculos periódicos conforme as características das cargas.
Avaliação do planejamento fatorial aplicado no processo oxidativo avançado no tratamento de chorume
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-04-16) Prado, João Victor de Almeida ; Morais, Leandro Cardoso de
A geração de resíduos urbanos tem aumentado ao longo do tempo, e à medida que a população cresce, torna-se evidente uma tendência crescente na produção de resíduos. Os aterros sanitários, foram desenvolvidos como alternativa para armazenar todo resíduo produzido, esses lugares devem ser construídos de forma que possua um isolamento perfeito, evitando que o resíduo entre em contato direto com rios, lençol freático e solos. Toda matéria armazenada nos aterros entra em decomposição, produzindo um líquido com coloração acentuada, e caracterizada por alto valor poluente, denominado de chorume. Este poluente apresenta em sua composição, traços de compostos orgânicos e metais potencialmente tóxicos. Os metais potencialmente tóxicos quando exposto aos corpos de água ou solos são absorvidos, gerando riscos potenciais à saúde. Como alternativa para combater o agravante desses poluentes presentes em resíduos, é aplicado diversas tratativas para remoção dos compostos poluentes, neste trabalho foi desenvolvido um estudo estatístico envolvendo o processo de Foto-Fenton avaliando a remoção de carbono total. Para que tal processo foi possível, houve a criação de duas etapas. A primeira etapa, uma filtração para remoção dos sólidos em suspensão, a segunda etapa, foi a aplicação do processo oxidativo avançado composto por H2O2 e UV. Através da primeira etapa, houve uma remoção de 53% a partir da coloração inicial do chorume. Seguindo com a segunda etapa, o processo oxidativo avançado, comprovou possuir uma boa eficiência, com um tempo total de 90 minutos de operação, pode remover 99,18% da coloração, 98,63% da turbidez e 81,7% da demanda química de oxigênio. A aplicação do estudo estatístico, foi de extrema importância, pois a partir dele, foi possível detectar que o pH foi a variável com maior impacto na remoção de carbono total, quando comparada com o tempo e a diluição da amostra. Concluindo então, que o método Foto-Fenton escolhido, foi capaz de reduzir os valores de turbidez, cor e demanda química de oxigênio do chorume, além da utilização do estudo estatístico ser fundamental para dar fundamento e melhor analisar os resultados obtidos, detectando regiões ótimas de trabalho e distinção de variáveis.
Avaliação da eficiência da paisagem para parques lineares urbanos na Amazônia: um estudo de caso em Rio Branco, Acre
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-04-15) Araújo, Laís Medeiros de ; Medeiros, Gerson Araújo de ; Serrano, Rodrigo Otávio Peréa
As cidades brasileiras vivenciam problemas que se arrastam desde seus surgimentos, como a ocupação de áreas de risco ao longo de corpos hídricos, muitas vezes elementos-chave para sua formação. Na Amazônia, cidades se consolidaram em torno de seus principais rios e possuem em seu tecido urbano uma extensa rede de cursos d’água, muitos deles ocupados por assentamentos precários. Nesse cenário, o poder público no Brasil tem implementado parques lineares ao longo de cursos d’água como uma medida para recuperação das áreas de risco e degradadas pelas ocupações irregulares, reintegrando esses espaços à cidade. No entanto, a presente pesquisa apontou lacunas referentes à qualificação de parques lineares no Brasil, em especial no ambiente amazônico. Tal lacuna limita a elaboração de diretrizes específicas para a gestão dessas áreas. Nesse sentido, o presente estudo teve como objetivo desenvolver e aplicar uma abordagem metodológica para avaliar parques lineares amazônicos, com base na análise da paisagem. Um estudo de caso foi desenvolvido no Parque da Maternidade em Rio Branco, estado do Acre, quando foram estabelecidos critérios para a criação de parâmetros que pudessem quantificar e qualificar a relevância do parque para a paisagem urbana da capital acreana, considerando aspectos sociais, culturais e ambientais. Na análise da paisagem a avaliação do parque considerou os meios antrópico, biótico e físico. A estrutura metodológica incluiu visitas de campo e seleção de elementos de destaque da paisagem, mapeamentos aéreos com drone em duas estações distintas do ano – seca e chuvosa, análise de imagens de satélite, pesquisa bibliográfica, levantamento e análise da legislação urbana e ambiental nas esferas municipal, estadual e federal e do projeto urbanístico do parque. A partir da coleta e análise dos dados obtidos, este trabalho estabeleceu parâmetros para avaliação do Parque da Maternidade, o qual foi dividido em recortes a cada 100 metros do curso d’água resultando em 46 polígonos avaliados. Um índice de eficiência da paisagem permitiu estimar a condição ambiental e estrutural do parque de forma espacializada. Os resultados apontaram uma evolução da condição da paisagem do período seco para o chuvoso, quando o índice de eficiência médio variou de 39% a 44% respectivamente. Com base nos resultados dos índices obtidos, foi realizada uma classificação dos polígonos do parque em classes (A, B, C e D). A Classe A apresentou a condição mais favorável do parque e, de forma decrescente, a Classe D a condição mais crítica. A partir dessa avaliação, foram propostas diretrizes para um plano de gestão do Parque da Maternidade, aplicáveis a outros parques lineares urbanos, considerando suas particularidades. Destacam-se diretrizes como ações de educação ambiental junto à comunidade, manutenção das espécies vegetais, monitoramento de fauna e manutenções periódicas em estruturas edificadas.
Especificação de tarefas primitivas para o controle da locomoção de robôs quadrúpedes
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-05-09) Paula, Daniel Teixeira de ; Godoy, Eduardo Paciencia ; Becerra Vargas, Mauricio
Para além das impressionantes façanhas acrobáticas, a principal motivação para o desenvolvimento de robôs com patas reside em sua capacidade para se deslocar nos variados tipos de ambiente, um aspecto fundamental para aplicações críticas envolvendo risco a integridade humana como a inspeção em áreas de difícil acesso, operações de busca e salvamento ou até mesmo a exploração espacial. Na natureza, a forma com que os animais escolhem se locomover depende da importância relativa atribuída a aspectos característicos como a velocidade, aceleração, custo energético, e resiliência. Cada um desses aspectos pode ser interpretado como resultado da associação de múltiplas tarefas primitivas representando funções dos estados do sistema, dando indícios que uma estratégia de controle projetada para o controle da locomoção de um robô com patas precisa ser capaz de atender a múltiplos objetivos, possivelmente conflitantes, simultânea e harmoniosamente, no entanto, isso não significa que o controle deva considerar todas as possíveis tarefas dado que frequentemente é necessário moderar sua funcionalidade em virtude das inerentes limitações do sistema. Como definir o grau de complexidade do controle necessário para viabilizar a locomoção com patas de forma adequada permanece uma pergunta sem resposta definitiva. Nesse sentido, este trabalho investiga como a gradual incorporação de tarefas primitivas e a respectiva elevação da complexidade influencia o desempenho do controle da locomoção quadrúpede. Com um enfoque no controle do movimento, este estudo envolve a análise de desempenho para locomoção com patas de estratégias de controle com diferentes níveis de complexidade, incluindo o controle cinemático, o controle de impedância, e o controle de corpo inteiro. Os sistemas propostos são implementados em simulação através de um protótipo virtual desenvolvido no Simulink com o toolbox Simscape Multibody. Ademais, são realizados ensaios para avaliar o efeito do impacto com o solo e verificar o desempenho da locomoção usando a marcha trote. Os resultados evidenciaram que a qualidade de rastreamento da trajetória das patas por si só não foi suficiente para permitir a locomoção. Ao considerar o efeito das forças advindas da interação com o solo, o robô foi capaz de se locomover adequadamente, mantendo o equilíbrio e se deslocando com uma velocidade próxima da estimada. Dentre as estratégias para o controle do movimento propostas, o controle de corpo inteiro obteve o melhor desempenho para locomoção, apresentando funcionalidade adicional além de reduzido consumo energético. Por fim, são sugeridos aspectos que podem ser melhor explorados em trabalhos futuros para expandir a abrangência dos resultados obtidos neste trabalho.
Síntese e investigação das propriedades termoluminescentes de nanopartículas de CaAl2O4 não dopado e dopado com Ce3+
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-03-07) Silva, Walace Júnior Rodrigues da ; Trindade, Neilo Marcos
O aluminato de cálcio (CaAl2O4) é uma matriz muito empregada no estudo da luminescência persistente que pode ser causada por defeitos intrínsecos ou por dopagem, e também por suas aplicações avançadas que surgiram recentemente no campo de cerâmicas ópticas e estruturais. Estudos recentes mostram que esse material tem potencial de aplicação na área de dosimetria luminescente, ou seja, como detector de radiação ionizante de estado sólido. O objetivo do projeto de pesquisa foi sintetizar pós de CaAl2O4 não dopado e dopado com cério (Ce3+), pela síntese de combustão em solução; e investigar suas propriedades termoluminescentes para fins de aplicação em dosimetria. Na caracterização do pó foram utilizadas as técnicas de difração de raios-X (DRX); análise termogravimétrica (TG), análise térmica diferencial (DTG) e calorimetria diferencial exploratória (DSC). Os efeitos de radiação ionizante (beta e/ou raios-X) do CaAl2O4 não dopado e dopado foram investigados utilizando a técnica de Termoluminescência (TL), e complementarmente a técnica de Radioluminescência (RL). Os parâmetros investigados foram a repetibilidade, reprodutibilidade, dose resposta, TM-Tstop e fading e a variação da taxa de aquecimento nas amostras, de forma a verificar a potencialidade de um novo material para a área de dosimetria.
Cianobactérias como discriminadores ambientais nos reservatórios Jaguari e Jacareí (SP, Brasil)
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-02-21) Almagro, Vinicius de Leles ; Moschini-Carlos, Viviane
A água é um recurso que está tornando-se cada vez mais escasso e de má qualidade devido ao seu mau uso. Um dos grandes riscos apresentados a corpos hídricos é a intensificação da eutrofização e o desenvolvimento de cianobactérias potencialmente tóxicas, especialmente em reservatórios dedicados ao abastecimento público. O Sistema Cantareira, responsável pelo abastecimento de 9 milhões de pessoas da região metropolitana de São Paulo (RMSP), apresenta problemas de eutrofização em alguns de seus reservatórios, sendo de destaque os reservatórios em cascata multissistema Jaguari e Jacareí, localizados à montante do Cantareira. Dada a importância desses reservatórios, a presente pesquisa teve por objetivo analisar as variações sazonais e espaciais de variáveis físicas, químicas e biológicas e a dinâmica da comunidade fitoplanctônica com ênfase nas cianobactérias e cianotoxinas. Para tal, realizaram-se coletas em três pontos de cada reservatório, tomando medidas com sonda Troll 500 para pH, temperatura e condutividade elétrica e com sonda Turner C3 para medidas de turbidez, profundidade, clorofila-a e ficocianina. Amostras para quantificação de clorofila, fósforo e nitrogênio totais, cianotoxinas totais e para identificação e quantificação do fitoplâncton também foram tomadas. Análises de componentes principais e correspondência canônica foram realizadas para verificar como as variáveis ambientais se relacionaram com os pontos amostrais e o fitoplâncton. Através das análises, constatou-se que os reservatórios apresentaram forte influência de parâmetros associados à eutrofização, como fósforo, nitrogênio e clorofila-a e ficocianina durante o ano todo, com dominância do dinoflagelado Peridinium willei em junho e abundância da cianobactéria Raphidiopsis raciborskii em novembro. Também se constatou pouca diferença na composição do fitoplâncton entre os dois reservatórios, sugerindo homogeneização das comunidades. Em relação às concentrações de saxitoxinas e microcistinas, os reservatórios tiveram valores em conformidade com a legislação nacional e diretrizes da OMS, porém os seus valores de biovolume e densidade celular de cianobactérias ficaram muito além dos níveis de alerta máximo das diretrizes. A partir desses resultados, concluiu-se que os reservatórios apresentaram características favoráveis ao desenvolvimento e estabilidade de cianobactérias ao longo do ano devido à eutrofização e à homogeneização proveniente da alta conectividade entre os reservatórios. Dessa forma, sugerimos que as empresas responsáveis por esses sistemas desenvolvam estratégias para controle de nutrientes e preservação e restauração do entorno dos reservatórios e suas bacias.

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