Sorocaba - ICTS - Instituto de Ciência e Tecnologia

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Análise espacial da disponibilidade hídrica da bacia hidrográfica do Rio Pirapora (SP)
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025-02-05) Sousa, Rafael Moreira ; Silva, Darllan Collins da Cunha e ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A diminuição na quantidade e qualidade da água em corpos d'água está afetando muitas pessoas em todo o mundo. No Brasil, a escassez de água tornou-se um dos maiores desafios do país nos últimos anos, com destaque para as regiões Nordeste e Sudeste, as quais são as mais afetadas do país. Visto isso, o objetivo deste estudo foi propor um roteiro metodológico para a avaliação e quantificação da disponibilidade hídrica em diferentes trechos do rio Pirapora e seus afluentes, localizados no estado de São Paulo. Para isso, utilizou o método baseado na relação entre a disponibilidade e a demanda de uso de água para diversos fins consuntivos. A quantificação da disponibilidade hídrica foi realizada por meio das vazões média e mínimas de sete dias de duração para um período de retorno de 10 anos (Q7,10). Essa análise foi baseada no modelo de regionalização do estado de São Paulo utilizando dados pluviométricos atuais da região de estudo, provenientes de estações pluviométricas localizadas na bacia hidrográfica e em suas adjacências, para uma série histórica de 30 anos, de 1990 a 2019. Os resultados indicam que a bacia hidrográfica do rio Pirapora apresenta, em sua maioria, baixa disponibilidade hídrica, com destaque para a região a montante, que, de acordo com a classificação da Agência Nacional de Águas sobre o Índice de Comprometimento Hídrico (ICH), encontra-se em situação crítica. Por outro lado, embora apresente baixa disponibilidade hídrica, a região a jusante da bacia apresenta índices de comprometimento melhores, variando entre muito baixo a médio, posto que alguns trechos apresentem níveis que variam de alto a crítico. No contexto geral, 32,9% da bacia é classificada como ICH muito baixa, 8,3% como mediana, 4,6% como alta e 0,8% como muito alta, enquanto 53,4% estão em estado crítico. Essa condição exige a implementação de intervenções, como reversões de bacias, para garantir o abastecimento público das cidades de Piedade e Salto de Pirapora, já que o aumento populacional, aliado à redução no volume de precipitação anual acumulada na bacia do rio Pirapora, intensifica a demanda, comprometendo a qualidade e a disponibilidade de água.
Nova abordagem para o cálculo de práticas conservacionistas na estimativa de perda de solo
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025-02-11) Paula, Ana Laura de ; Lourenço, Roberto Wagner ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A intensificação agrícola sem práticas conservacionistas acelera a degradação do solo, comprometendo sua produtividade e impactando os ecossistemas devido ao transporte de sedimentos e agroquímicos para corpos d’água. Na Bacia do Rio Sorocabuçu, essa dinâmica é potencializada pelas atividades agrícolas, destacando a necessidade de manejo sustentável para mitigar a erosão e seus impactos ambientais. O método RUSLE, amplamente empregado para estimar a perda de solo, apresenta limitações específicas no cálculo do fator P, que representa as práticas conservacionistas, especialmente em situações onde não há informações disponíveis sobre as práticas de conservação adotadas. Nesses casos, o modelo utiliza um valor padrão de 1, que é o pior cenário, no qual implica na ausência de práticas conservacionistas, o que muitas vezes resulta em estimativas que não representam as condições reais da bacia hidrográfica. Por isso, esta pesquisa propõe a presentar uma alternativa metodológica para considerar na equação da RUSLE informações sobre práticas conservacionistas obtidas de maneira indireta, por meio de pesquisa qualitativa de práticas agrícolas do Censo Agropecuário do IBGE. Foram solicitadas ao IBGE tabulações sobre práticas conservacionistas por setores censitários geolocalizados, além de informações sobre o tamanho das propriedades. A partir disso, calcularam-se os fatores da equação RUSLE, e um modelo foi desenvolvido para calcular o fator P ajustado. Compararam-se os resultados da perda de solo com o P ajustado e o P com valor padrão de 1. Analisaram-se os anos de 2006 e 2017, sendo 935 propriedades agropecuárias com apenas 38,72% dos estabelecimentos adotam práticas conservacionistas em 2006 e em 2017 haviam 720 estabelecimentos com apenas 12,5% de adotantes. Verificou-se que o plantio em curvas de nível é a prática mais comum, adotada por 89% dos estabelecimentos estudados em 2006 e 88% em 2017. Os valores do fator P variaram entre 0,5403 e 1 em ambos os anos. O modelo com P ajustado apresentou valores médios nas áreas agrícolas de 0,94 em 2006 e 0,97 em 2017. A análise demonstrou que setores com grandes áreas agrícolas tendem a ter menor número de práticas conservacionistas, com os mais altos valores de P. Em relação à perda de solo, a comparação entre os modelos de perda de solo com P igual a constante 1, quando comparado ao fator P ajustado as práticas conservacionistas segundo o censo agrapecuário, apresentaram na maior parte da bacia baixa perda de solo. As áreas com maior perda de solo foram associadas a práticas inadequadas e grandes extensões de cultivo, que não adotam medidas conservacionistas suficientes. Com base nos resultados obtidos e no modelo desenvolvido para os anos de estudo, é possível concluir que a área estudada apresenta uma necessidade urgente de aprimoramento das práticas conservacionistas. Essas melhorias são essenciais para mitigar a perda de solo e seus impactos na formação de processos erosivos, contribuindo diretamente para o manejo sustentável e o uso adequado do solo, especialmente em bacias hidrográficas que possuem um elevado grau de antropização.
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Impacto das mudanças no uso e cobertura da terra sobre a variabilidade do calor sensível na APA de Itupararanga
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025-02-05) Gomes, Gabriela ; Silva, Darllan Collins da Cunha e ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O fluxo de calor sensível (H) é um dos componentes do fluxo de energia superficial que afetam diretamente o balanço energético urbano. As mudanças no uso e cobertura da terra (UCT) modificam a transferência de calor entre a superfície e a atmosfera durante as trocas de energia e fluxos de água, os quais influenciam a distribuição de energia disponível em formas de calor latente, sensível e do solo. A partição da energia solar na superfície terrestre entre calor latente, evaporação e calor sensível é um processo fundamental no sistema climático e um fator principal no controle do ciclo hidrológico terrestre. Técnicas de sensoriamento remoto, quando integradas ao Sistema de Informação Geográfica (SIG) e modelos matemáticos, demonstram potencial significativo para fornecer informações confiáveis e essenciais sobre o balanço de energia em escala temporal. O objetivo do estudo é analisar espacialmente e temporalmente os impactos das mudanças no uso e cobertura da terra sobre o calor sensível da Área de Proteção Ambiental de Itupararanga entre os anos de 1986 e 2021. Para o cálculo do calor sensível foi utilizada parte da arquitetura do algoritmo Surface Energy Balance Algorithms for Land (SEBAL) e aplicado no software ArcGIS 10.8. O aumento considerável nas classes de UCT, como culturas temporárias e áreas urbanizadas, e redução na pastagem ao longo na série histórica estudada, influenciaram substancialmente o calor sensível na área em estudo. O incremento das áreas de culturas temporárias, exerceu influência sobre a diminuição no calor sensível durante os anos analisados em razão dessas áreas serem mais úmidas devido a constante irrigação em função da demanda hídrica que essas culturas necessitam. O crescimento das áreas urbanizadas apresentou um comportamento incomum no calor sensível, dado que houve uma diminuição do H em áreas urbanizadas. Apesar do calor sensível ter diminuído de modo geral nas áreas urbanas, ainda se observa que essa classe de UCT apresentou as maiores médias de calor sensível ao longo dos anos. O ano de 1994 se destacou por apresentar os menores valores de calor sensível, atribuídos a condições climáticas atípicas.
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Tendências em eficiência energética e emissões de CO₂: uma análise envoltória de dados
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-12-09) Tiburcio, Lucas Samuel de Lima ; Paredes, Helmo Kelis Morales ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O cenário energético global apresenta desafios significativos em decorrência à dependência de recursos não renováveis e ao uso insustentável desses recursos, que intensificam as emissões de gases de efeito estufa (GEE) e comprometem a sustentabilidade do consumo energético. Em resposta, a eficiência energética (EE) tornou-se uma prioridade para o desenvolvimento econômico, evidenciada em iniciativas como o Acordo de Paris e os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da Organização das Nações Unidas (ONU). Este trabalho realiza uma análise comparativa do desempenho energético dos países do Grupo dos Vinte (G20) (África do Sul, Alemanha, Arábia Saudita, Argentina, Austrália, Brasil, Canadá, China, Coreia do Sul, Estados Unidos, França, Índia, Indonésia, Itália, Japão, México, Reino Unido, Rússia e Turquia), examinando a relação entre desenvolvimento econômico e consumo de energia. Para isso, desenvolveu-se em R, com o pacote Benchmarking, uma Análise Envoltória de Dados (DEA) por meio do modelo Banker, Charnes e Cooper (BCC) com análise de janelas, orientado a entrada. Posteriormente, por meio do cálculo da fronteira invertida e dos índices composto e normalizado, obteve-se o índice de Eficiência Energética Total de Fatores (EETF) para cada país. Os resultados indicam que o Reino Unido apresenta os melhores índices de eficiência, seguido pela França e Alemanha. Em contraste, países como China, África do Sul e Argentina apresentaram os menores índices, apontando para a necessidade de revisão de políticas energéticas visando melhorias no uso de recursos. No Brasil, apesar da predominância das energias renováveis, persistem desafios na expansão de tecnologias sustentáveis e no controle do desmatamento, destacando a necessidade de avanços para alcançar padrões mais elevados de eficiência.
Contribuições em metodologias para projeto de indutores acoplados aplicados em conversores de potência baseados em rede de impedância da família Fonte-Y
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-10-31) Büchele Neto, Carlos Miguel ; Gonçalves, Flávio Alessandro Serrão ; Santos, Rafael dos ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Os conversores eletrônicos de potência baseados em rede de impedância deram origem a novas famílias de conversores capazes de superar algumas das limitações operacionais teóricas dos conversores convencionais, baseados em fonte de tensão e corrente, nas mais variadas aplicações de conversão CC-CC, CC-CA, CA-CC e CA-CA. Dentre as topologias de redes de fonte de impedância, as mais proeminentes são as baseadas em redes fonte-Y, que utilizam um indutor acoplado de três enrolamentos para aumentar o grau de liberdade nos arranjos de enrolamentos, e assim alcançar altos ganhos de tensão com baixas razões cíclicas (shoot-through). O projeto e a construção destes indutores acoplados apresentam inúmeros desafios pois as indutâncias de dispersão e as altas perdas nos enrolamentos e no núcleo reduzem a eficiência destes componentes limitando a evolução do produto tecnológico. Ademais, não são encontradas informações apropriadas na literatura para descrever o correto funcionamento do indutor acoplado nos conversores fonte-Y, de modo a permitir a aplicabilidade de uma das metodologias de projeto existentes. Assim, o objetivo deste trabalho é contribuir com uma análise mais abrangente do circuito do conversor de modo a extrair as expressões de projeto e dimensionamento para os componentes ativos e passivos da rede de impedância fonte-Y, permitindo a proposição de uma metodologia adequada para o projeto do indutor acoplado que contribua com a redução das perdas e aumento da eficiência deste componente. Neste contexto, são levantadas as equações de projeto e dimensionamento, não só dos indutores acoplados, mas de todos os componentes da rede de impedância do tipo fonte-Y em aplicação de conversão CC-CC, além da identificação das relações eletromagnéticas e das perdas no indutor acoplado utilizado neste conversor, gerando a proposição de uma metodologia em duas versões a básica e a aprimorada. Já na versão básica da metodologia foram obtidos resultados significativos em termos de protótipos experimentais, onde são demonstrados o projeto, construção, simulação e experimento comparativo de três indutores que atendem aos requisitos operacionais de um conversor CC-CC fonte-Y de 230W. A versão aprimorada da metodologia, levando em considerações modelos de perdas mais apurados, permitiu avanços importantes no sentido de dar previsibilidade aos parâmetros operacionais e construtivos do indutor acoplado projetado, tendo seus resultados comprovados via simulação e experimento comparativo de quatro indutores acoplados projetados e construídos artesanalmente. Por fim, importantes contribuições são feitas ao se propor uma análise em três etapas permitindo a descrição mais abrangente do funcionamento do circuito, e a concepção das equações de projeto, culminando com a proposição de metodologia inédita para o projeto dos indutores acoplados empregados em redes de impedância do tipo fonte-Y.
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Estimação probabilística da qualidade de energia baseado no fator de impacto em redes elétricas de distribuição
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-12-13) Filiu, David Koller ; Amasifen, Juan Carlos Cebrian ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Atualmente, as concessionárias de energia elétrica estão constantemente buscando formas para adaptar-se às necessidades da sociedade. Geração descentralizada, consumidores flexíveis, big data, entre outros são os novos desafios na operação do sistema elétrico. Em todos esses novos cenários, a procura por atender as metas de qualidade de energia estabelecidos pelos órgãos reguladores é uma necessidade latente, isso para evitar penalidades e multas que levam a perdas econômicas anuais significativas às empresas concessionárias de energia. Este trabalho propõe uma metodologia estocástica baseada no método Monte Carlo para estimar o índice de qualidade de energia chamado de Factor de Impacto (FI) em todos os barramentos da rede elétrica sem precisar de extensas campanhas de medição ponto a ponto. O Fator de Impacto é utilizado pelo órgão regulador brasileiro para quantificar a severidade das Variações de Tensão de Curta Duração ou VTCD nos barramentos conectados ao sistema de distribuição. A metodologia proposta é aplicada a uma rede de 34 nós do IEEE. Três tipos de VTCD foram atribuídos em intervalos distintos em relação a causa da VTCD. Dentre eles, o intervalo relacionado com as interrupções momentâneas, que representa um peso maior na avaliação do fator de impacto. Os valores de FI estimados podem ser utilizados por concessionárias de energia elétrica e agências reguladoras para orientar projetos de planejamento e otimização na operação ou expansão em suas redes de distribuição de energia elétrica e para reduzir os impactos negativos das VTCD nos consumidores sensíveis a perturbações de tensão sem a necessidade de longos e onerosos períodos de medição.
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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.
Formulações contendo abamectina a base de copolímeros como agente encapsulante
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-09-27) Gonçalves, Heloisa ; Fraceto, Leonardo Fernandes ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
Acesso Aberto
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.
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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°.
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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.
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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.