A aplicação de controle em sistemas de elevação artificial de petróleo e gás natural ainda é um problema pouco explorado, portanto, técnicas de controle avançado ainda não são uma realidade consolidada nesse setor, principalmente em sistemas de elevação artificial de óleo como bombeio centrífugo submerso (BCS). Uma vez que os controladores preditivos baseados em modelo (MPC) dependem de modelos bem representativos e tais sistemas têm dinâmicas complexas e modelagem  fenomenológica dispendiosa, torna-se viável o uso de abordagens inteligentes para modelá-los de forma simplificada. Os sistemas de inferência fuzzy Takagi-Sugeno-Kang (TSK) tem essa característica, capazes de aproximar as dinâmicas não lineares dos sistemas de elevação através de um conjunto de submodelos lineares. Agregando essa abordagem ao MPC, é possível utilizar uma estrutura de controle linear e, portanto, numérico-computacionalmente simplificada. Sendo essa uma condição favorável para o uso nos sistemas de elevação artificial de petróleo e gás, que comumente apresentam instalações isoladas, dependentes de sistemas dedicados de controle. A proposta deste trabalho caracteriza-se como a síntese de um controlador preditivo com garantia de factibilidade, portanto implementável, com modelo de predição fuzzy TSK para controle de sistemas de elevação artificial do tipo BCS com baixo custo computacional. O foco é a aplicação direta sobre os processos, através do embarque em microcontroladores, simulando a infraestrutura de controle industrial. Os estudos de caso implementados sobre um sistema BCS através da abordagem hardware-in-the-loop validaram a representatividade do modelo TSK e a capacidade de controle e factibilidade da técnica, frente ao conjunto de restrições típicas e ao número reduzido de variáveis medidas. 

A inspeção de cascos de navios requer o uso de mais de uma técnica de inspeção não destrutiva para detectar diferentes tipos de defeitos. Dependendo da idade e do tamanho do ativo inspecionado, um grande volume de dados de inspeção pode ser gerado, tornando a análise trabalhosa e suscetível a erros por fadiga humana.
Este trabalho tem como objetivo apresentar uma abordagem para agilizar a análise de dados e reduzir erros humanos através da fusão de dados multissensoriais para detectar e classificar defeitos em cascos de embarcações. Para validar a abordagem desenvolvida, um experimento é conduzido em ambiente controlado, no qual uma placa de teste é inspecionada por três sistemas de diferentes naturezas físicas: câmera, correntes parasitas magnéticas e ultrassom.
Os dados coletados neste experimento são utilizados para desenvolver três classificadores – cada um para uma técnica –, dos quais dois são feitos baseados em redes neurais artificiais, dada a complexidade dos dados. Os classificadores são então fundidos no nível de decisão, gerando um mapa de segmentação de defeitos colorido e fácil de interpretar, onde cada cor representa um tipo específico de defeito. Por fim, também é proposto um modelo de relatório técnico contendo informações sobre cada detecção, como tipo, localização e área, que pode ser útil para fins de monitoramento da saúde estrutural.
Este trabalho representa um avanço na tecnologia de inspeção de grandes estruturas ao explorar a complementaridade de sistemas multissensoriais. Embora a estratégia tenha sido exemplificada num cenário de inspecção de embarcações, ela aplica-se a outros sistemas que inspeccionam grandes áreas. A fusão de classificadores representa economia de tempo nas análises, redução de custos operacionais e aumento de segurança através da mitigação de dúvidas quanto à classificação de defeitos.

Neste trabalho, um novo método para a modelagem quase-estática de veículos de competição foi desenvolvido. O método utiliza apenas informações facilmente disponíveis para categorias amadoras de competição automotiva. Um problema de otimização foi formulado para determinar o traçado ótimo e um novo método de otimização foi desenvolvido para realizar a otimização do traçado. Este novo método (Método do Gradiente Duplo) permite prever linhas de corrida descritas por splines cúbicas (problemas resolvidos na maioria dos casos por métodos estocásticos) em tempo semelhante aos métodos determinísticos. Solucionar o problema de minimização do tempo de volta utilizando um método gráfico de otimização mostrou ser viável e aplicável. O método do Gradiente Duplo foi avaliado em comparação a quatro outros métodos de otimização capazes de otimizar o traçado graficamente e foi o único a executar a simulação em tempo hábil para que a análise possa ser executada durante eventos esportivos.

A incrustação de sais inorgânicos pode causar diversos danos às instalações da indústria do petróleo. Elas podem ocorrer em tubulações e equipamentos, podendo causar redução e até o bloqueio total do fluxo de fluidos. As incrustações geram alto custo de manutenção e remediação. O carbonato de cálcio é um dos sais que mais incrustam e por isso diversos estudos vêm sendo realizados para melhor entendimento do processo de formação e deposição das incrustações. Uma maneira de diminuir custos relacionados à incrustação é a prevenção. Para tanto, existem diversas técnicas que já são empregadas na indústria, por exemplo, inibidores químicos e físicos. Este trabalho propõe o desenvolvimento de um inibidor físico de incrustação de carbonato de cálcio assistido por ultrassom. Duas abordagens foram realizadas no trabalho: (i) pastilhas piezoelétricas coladas diretamente em um trecho de tubo e (ii) transdutores ultrassônicos do tipo Langevin acoplados em um trecho de tubo. Inicialmente foi feito uma investigação do uso de uma cerâmica piezoelétrica acoplada na parede externa de um trecho de duto preenchido com água. Nesta configuração, foram realizados testes para determinação de zonas de pressão e de condutividade com soluções de cloreto de cálcio e carbonato de sódio como precursores. Tais testes foram importantes para o estudo, pois mostraram: (i) a existência de zonas de pressão acústica, confirmando que há ação ultrassônica no trecho de tubo e (ii) a influência do ultrassom na precipitação de carbonato de cálcio, através da diminuição do tempo de indução. Apesar da baixa potência utilizada, o ultrassom foi capaz de promover a aceleração da precipitação dos cristais de carbonato de cálcio. Além disso, foi realizado a modelagem e a simulação do arranjo montado de forma a confirmar o resultado obtido nos testes com a cerâmica piezoelétrica colada na parede do tubo. Na segunda abordagem, uma ferramenta ultrassônica foi desenvolvida com transdutores do tipo Langevin. Através de modelagem e simulação no software COMSOL Multiphysics® chegou-se à configuração de 56 transdutores distribuídos em grupos de oito por sete anéis de aço, num tubo de um metro e 1 1/2” de diâmetro, padrão Schedule com 48,26 mm de diâmetro externo. Foram realizados testes com folhas de alumínio e ensaios em laboratório, para tal a ferramenta foi montada com três anéis. Os testes em laboratório foram realizados na linha de alta pressão do Núcleo Interdisciplinar de Dinâmica dos Fluidos – NIDF, com pressões iniciais de 8 e 20 bar e com pressão final de 80 bar. Além da curva de pressão, analisou-se o tamanho médio das partículas, as massas dos corpos de prova e o material incrustado foi analisado no microscópio eletrônico de varredura (MEV). Apesar da ferramenta ter sido testada com apenas três dos sete anéis, os testes demonstraram que existe viabilidade do uso da ferramenta em poços de petróleo.

Este trabalho apresenta o projeto e desenvolvimento de fotorreatores com seu 
mapeamento de fluxo luminoso. Fotorreatores têm sido usados largamente em 
degradações fotocatalíticas de diversos agentes químicos. Em combinação com 
lâmpadas ultravioleta o sistema gerado é capaz de matar bactérias, ajudar no 
tratamento de efluentes hospitalares, como fármacos, ou de poluentes. O 
conhecimento sobre o campo de radiação luminosa é raramente efetuado. O uso de 
um sensor com fototransistores capaz de captar fontes luminosas em diversas 
direções, bem como sua calibração por um sensor ótico de medidas de potência são 
discutidos. A simulação feita em software Ansys® aponta para uma uniformidade do 
campo de ilulminação no interior do aparelho, embora a intensidade seja maior à 
medida em que a simulação se aproxima do centro dos leds. O mapeamento do fluxo 
luminoso com o sensor evidencia maior intensidade luminosa próxima ao centro dos 
leds. A principal utilização que se espera dos equipamentos produzidos é a excitação 
de asfaltenos de petróleo.

Na odontologia, a radiografia panorâmica é uma ferramenta importante para auxiliar os dentistas em seus diagnósticos, monitorar a saúde bucal e planejar ou acompanhar o tratamento do paciente. O grande número de indicações de uso e suas vantagens de utilização impulsionou os estudos sobre a aplicação de técnicas de aprendizado profundo neste tipo de exame de imagem. Para a análise automática da radiografia panorâmica, a identificação individual dos dentes é uma etapa indispensável, pois, detectar, numerar e segmentar dentes são tarefas essenciais para etapas posteriores de diagnóstico automático destas radiografias e geração de relatórios automatizados. Nesse sentido, este projeto propõe automatizar a tarefa de identificação (detecção, numeração e segmentação) de dentes, a partir da avaliação de redes neurais baseadas em aprendizado profundo, que delimitam, rotulam e segmentam cada dente detectado na radiografia panorâmica. Para a avaliação do desempenho geral das redes neurais, um conjunto abrangente de dados de radiografias panorâmicas com anotações consistentes na imagem de dentes permanentes e decíduos não era encontrado na literatura. Para preencher essa lacuna, este trabalho contribui com um conjunto de dados anotados, consistindo no contorno de cada dente e rotulação manual de cada dente com base na notação dentária FDI. Tal conjunto de dados é formato por 450 imagens de radiografias panorâmicas. As anotações foram realizadas por estudantes de odontologia e ciência da computação, com o auxílio e a supervisão de profissionais da área de odontologia. A partir da base de dados criada, a proposta deste projeto é também avaliar duas arquiteturas de rede neural baseadas na Mask R-CNN: a rede padrão e outra que adiciona o módulo PointRend no ramo de segmentação. O melhor desempenho foi alcançado com a adição do módulo PointRend, que atingiu 75,3% e 77,3% de mean average precision (mAP), nas tarefas de numeração e segmentação, respectivamente, superando a Mask R-CNN padrão em 1,2 e 2 pontos percentuais. O objetivo da investigação foi encontrar um método que melhorasse a segmentação por instância nos limites dos dentes, porque este é o principal obstáculo dos métodos de segmentação, o que foi obtido com a Mask R-CNN mais o módulo PointRend. Espera-se que este estudo e o novo conjunto de dados públicos representem um avanço em processamento automático de exames de imagem em radiografias panorâmicas, incentivando a proposição de novos algoritmos para a solução do problema proposto.

Esta Tese aborda erros de estimativa da amplitude de vibração de máquinas rotativas, devidos a órbitas de vibração em forma elíptica e a variações da frequência de operação, e propõe uma metodologia para reduzir esses erros. As máquinas rotativas podem apresentar altos custos de aquisição, instalação e intervenção na produção industrial, especialmente na produção de petróleo em poços submarinos. Esse é o caso do sistema de Bombeio Centrífugo Submerso (BCS), que é o segundo método de elevação artificial de petróleo mais usado no mundo. O sistema BCS é usado para bombear grandes volumes em alta pressão e apresenta custos mais elevados do que métodos alternativos. Uma análise de vibração dessas máquinas é feita para aprovação ou rejeição do equipamento antes da instalação, buscando assim reduzir riscos de perdas financeiras significativas. O processo de análise de vibração para aprovação antes da instalação é feito por comparação das amplitudes estimadas de vibração com limites de vibração estabelecidos em normas padronizadas de severidade de vibração. A estimativa de amplitude de vibração industrial é tipicamente feita mediante a transformada discreta de Fourier (DFT). A DFT tem propriedades amplamente conhecidas que podem causar erros de estimativa que podem ser mitigados por diferentes técnicas para garantir a acurácia da estimativa. Porém, existem pelo menos duas outras fontes de erros que são geralmente desconsideradas e que podem causar incerteza nas estimativas e perdas financeiras. A primeira fonte diz respeito à medição da vibração não ocorrer necessariamente na orientação que apresenta a maior vibração radial. Como a órbita de vibração pode ocorrer em forma elíptica e essa forma pode variar durante a operação, não necessariamente os sensores de vibração instalados estarão orientados para o eixo maior da elipse. A segunda fonte de erros advém do fato das máquinas rotativas estarem sujeitas a pequenas variações de velocidade que podem causar erros de estimação de amplitude devidos à especialização dos métodos de análise em sinais estacionários. Existem técnicas para reduzir ambos os erros de estimativa, no entanto, essas técnicas são complexas e imprecisas para lidar com sinais de vibração com o nível de ruído e variação de velocidade típicos de máquinas rotativas do tipo BCS. Os métodos encontrados atualmente no estado da arte para análise de órbitas de vibração são significativamente diferentes do espectro de frequências de sinal individual e podem ser considerados contraintuitivos. Seus resultados não podem ser comparados diretamente com limites de vibração padronizados para máquinas rotativas. Por outro lado, os métodos encontrados para estimativa acurada de amplitude com variação de frequência: ou são dependentes da instalação de um tacômetro, o que não é viável em instalações de algumas máquinas como a montagem completa de sistemas BCS; ou são dependentes da estimativa da velocidade instantânea, que está sujeita a mais incerteza; ou são imprecisos no nível de ruído e variação de frequência encontrados em sistemas BCS, como foi demonstrado nesta Tese. Esta Tese apresenta uma metodologia de estimativa de amplitude de vibração de máquinas rotativas, invariante à forma da órbita de vibração e robusta a variações de velocidade e presença de ruído. A metodologia envolve a proposição de dois métodos: o Espectro de Semieixo Maior de Órbita para a estimativa de espectro invariante à forma elíptica das órbitas de vibração; e o método EHRS para realizar a estimativa de amplitude de vibração com robustez à presença de ruído e à variação de velocidade, sem depender da frequência instantânea como é necessário em outros métodos. Para demonstrar sua eficiência, a metodologia proposta nesta Tese foi comparada com métodos típicos de estimação de amplitude, sobre sinais de vibração de máquinas rotativas de sistemas de Bombeio Centrífugo Submerso (BCS). Foram realizadas avaliações com sinais simulados e experimentais de órbitas de vibração de sistemas BCS. As análises sobre sinais simulados têm a vantagem de permitir o cálculo do erro de estimação pois o valor da amplitude gerada é conhecido. Por outro lado, nos testes com sinais experimentais não é possível saber a amplitude correta, mas é possível demonstrar que as diferenças de amplitude de vibração entre os métodos avaliados seguem o padrão dos sinais simulados. Os resultados da avaliação de desempenho demonstraram que a metodologia proposta, usando os métodos propostos EHRS e Espectro de Semieixo Maior de Órbita, é invariante à forma da órbita de vibração, tem maior robustez à variação de frequência e à presença de ruído que os demais métodos avaliados, e é recomendada para a análise de amplitude de vibração de máquinas rotativas.

A Fabricação por Filamento Fundido (FFF – Fused Filament Fabrication), mais conhecida por FDM© (Fused Deposition Manufacturing) é um processo de manufatura aditiva (AM) pelo qual um objeto físico pode ser criado, a partir de um modelo em 3D gerado no computador, através da deposição camada a camada de filamentos plástico semiderretidos. Por ser um processo eficiente, durável e de baixo custo, permitindo a prototipagem rápida de modelos e reduzindo a relação de custo e tempo de projeto, vem sendo largamente usada na indústria para protótipos funcionais e baixos volumes de produção, sendo que, desde a queda das patentes originais dos processos de FDM, um grande número de impressoras 3D tem surgido no mercado de consumo, tornando essa tecnologia de fácil acesso e cada vez mais popular. Entretanto, as peças produzidas pelo processo de FDM possuem características diferentes das peças produzidas por métodos tradicionais como a injeção de plástico, especialmente no que tange a propriedades mecânicas relacionadas a tensões (tração, compressão, torção e cisalhamento) devido à natureza anisotrópica do processo de deposição. Por isso, torna-se importante identificar e caracterizar as propriedades do processo que tem maior influência nas propriedades mecânica das peças fabricadas for FDM. Muitos trabalhos têm sido realizados no sentido de determinar a influência entre os parâmetros do processo de FDM e as características mecânicas de peças produzidas por essa tecnologia, mas a grande maioria deles analisam a resistência longitudinal causada pelo sentido e orientação de deposição dos fios semiderretidos. Os poucos trabalhos que abordam a anisotropia transversal geralmente o fazem simulando essa anisotropia com espécimes impressos na horizontal e contemplam testes usando ABS, um plástico de uso muito comum pela indústria. De uns poucos anos para cá, um novo plástico, o PLA, começou a se expandir como material usado nas impressoras 3D, especialmente as impressoras de uso não industrial, por ser biodegradável e possuir outras características que o tornam mais popular. Este trabalho estudou as relações entre as propriedades de deposição (como preenchimento, altura da camada, temperatura) com a resistência mecânica para cargas de tração no sentido longitudinal de impressão das peças impressas, determinando a contribuição desses parâmetros e propondo um modelo matemático para prever a resistência baseada na geometria de uma peça, permitindo a inclusão de parâmetros de impressão na modelagem da mesma. Os ensaios de tração foram realizados em uma máquina de teste construída especialmente para essa pesquisa. Para determinar os ensaios experimentais usamos a metodologia DOE fatorial (Design of Experiment) para minimizar a quantidade de experimentos. Usando a análise de variância (ANOVA) e o método Taguchi de análise dos resultados, identificamos a Área de Contato entre as espiras como o parâmetro mais relevante na resistência à tração no sentido transversal de impressão, com uma relevância de mais de 95% sobre os outros parâmetros estudados. A partir do levantamento das propriedades relevantes, novos ensaios foram realizados para determinar a solução de compromisso entre esses parâmetros e a resistência mecânica de peças fabricadas por FDM em PLA, sugerindo uma metodologia para reduzir a fragilidade das peças devido à anisotropia transversal.   

A utilização de otimização em tempo real (do inglês, Real-Time Optimization – RTO) é uma tecnologia consolidada na indústria de refino e petroquímica devido ao incremento de desempenho econômico que insere nas unidades ao determinar seu ponto ótimo on-line. Embora automatizada, a operação eficaz de tais sistemas exige um contínuo esforço das equipes de operação e engenharia, tornando essencial o acompanhamento dos benefícios alcançados. Este trabalho propõe uma nova metodologia para apuração desse ganho, que será expresso através de um modelo de regressão linear, obtido pelo método de aprendizagem estatística LASSO. Todo o desenvolvimento deste trabalho orbita em torno da variável delta- lucro, que é o benefício econômico gerado a cada execução do otimizador, sendo investigado seu significado prático e especificidades para utilização dessa informação de modo a aferir os ganhos reais obtidos. Para tanto, o trabalho foi dividido em três partes. (i) Visão geral da variável resposta delta-lucro de sete aplicações de RTO instaladas em algumas refinarias brasileiras; em seguida é tomado para estudo de caso um RTO instalado numa unidade de destilação para: (ii) proposição de um modelo de regressão linear para identificação das variáveis influenciadoras desta resposta, utilizando dados operacionais reais de uma aplicação de RTO; e, por fim; (iii) proposição de um modelo para monitoramento on-line do benefício econômico, potencial e obtido, utilizando uma base de dados gerada através de execuções off- line do otimizador. O uso de dados on-line para estimação do modelo é facilitado devido as informações estarem disponíveis, bastando estruturá-la para formar a base de dados. Considerando a natureza complexa e de múltiplas interações desses sistemas, essa alternativa se mostra promissora, podendo ser automatizada para subsidiar a atividade investigativa. O uso de dados off-line, por sua vez, exige mais tempo do analista para executar manualmente a simulação e gerar um número suficiente de observações, mas se mostrou a maneira mais confiável de estimar o ganho potencial. Ao invés de uma média do benefício em condições diversas, o emprego de uma equação de regressão permite estimar o benefício nas condições reais nas quais o RTO estiver submetido, um diferencial deste trabalho.

O equilíbrio humano gera estabilidade e produz condições para que outros movimentos possam ser realizados. Emergindo da interação de diversos sistemas corporais, o equilíbrio gera, continuamente, pequenas oscilações posturais que podem indicar condições de saúde. As oscilações posturais apresentam um padrão geométrico complexo e, para a sua análise, vêm sendo utilizados métodos fractais. Fractais são estruturas geométricas fraturadas compostas por padrões que se repetem em vários níveis de escala. Os métodos fractais produzem características qualitativas e quantitativas diretas do movimento e avaliam o comprometimento sensório-motor. No entanto, o grande número de métodos e a diversidade dos instrumentos de medida vêm gerando diferentes interpretações na área clínica, dificultando a criação de valores de referência. O intuito desse trabalho foi propor e validar um protocolo para análise fractal do equilíbrio humano. Considerando a oscilação postural uma distribuição bivariada, distribuída nas coordenadas ântero-posterior e médio- lateral, o protocolo desenvolvido utiliza um sistema óptico-eletrônico. Para captação de dados nessas duas coordenadas foi utilizado o software Computational Vision Mobility versão 3.6 e o método de dimensão por contagem de caixas com o algoritmo descrito por Higuchi para estimar a dimensão fractal da oscilação postural nas direções consideradas. O protocolo foi validado através da investigação da oscilação postural de 45 indivíduos, 23 adultos jovens e 22 adultos maduros, e da comparação dos resultados obtidos com os resultados de autores que utilizaram o método de dimensão por contagem de caixas, sobretudo o algoritmo de Higuchi. Desse modo, o protocolo proposto trata-se de um sistema de análise objetivo da oscilação postural de indivíduos hígidos que fornece informações confiáveis e mais aprofundadas das oscilações posturais. Além disso, o protocolo é portátil, não intrusivo, ocupa pouco espaço e de fácil operação, com diferentes modos de montagem dos componentes possibilitando uma melhor adaptação ao local instalado. 

A construção civil enfrenta grandes problemas com relação à rastreabilidade dos fluxos de informações. Dentre eles, um dos mais importantes se relaciona ao acompanhamento da execução de serviços de obras em andamento, uma atividade propensa a falhas, erros de interpretação e conflitos de interesses. Nota-se certa lentidão em aplicar novas ferramentas tecnológicas, mas também limitações existentes nas ferramentas para elevar o nível de confiança nesta atividade. Diante disso, o presente trabalho tem como objetivo apresentar a tecnologia blockchain aplicada a contratos inteligentes como alternativa digital confiável para possibilitar a melhoria na rastreabilidade dos fluxos de informações. Um contrato inteligente pode ser definido como um contrato programado que executa certas condições de negócio automaticamente, eliminando a necessidade de terceiros supervisionarem uma transação. Para implementar a tecnologia blockchain, foi realizada uma análise conceitual sobre ela e sobre contratos aplicados na construção civil. Em seguida, foi desenvolvido um modelo de contrato inteligente transportando os fluxos de trabalho existentes e utilizando, como estudo de caso, o suporte da Superintendência de Obras Públicas (Sucop) de Salvador para estruturação dos algoritmos e para os testes de validação da prova de conceito desenvolvida. Esses algoritmos verificam se todos os requisitos foram cumpridos e possibilitam a rastreabilidade dos fluxos de trabalho. A partir dessa aplicação, busca-se tornar os processos mais eficientes, transparentes e confiáveis, eliminando os riscos de erros, inadimplência e malversação de recursos.

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de medição de vazão não-invasivo que possibilite monitorar o uso d’água em residências para avaliação do perfil de consumo utilizando análise acústica do ruído do fluxo em um elemento de perda de carga concentrada. Para tanto, foi necessário realizar um levantamento bibliográfico dos dispositivos existentes, bem como da teoria que fundamenta o princípio de funcionamento do sistema, em seguida foram montadas plantas experimentais nas quais a hipótese foi testada e experimentos foram realizados em residências. Objetivando realizar uma análise coerente e replicável, foram testados três auscultadores e desenvolvido um sistema compacto e não-invasivo sensível ao estímulo promovido pela vazão no range de trabalho proposto. Visando robustez física e redução de custo por unidade foi desenvolvido um sistema de aquisição sem fio baseado em microcontroladores com transceptores integrados. Além do sistema de medição, foi necessário elaborar uma metodologia para coleta de dados e propor técnicas de estimação de vazão baseadas nos áudios captados com o sensor acústico. A partir dos experimentos, foi possível identificar um modelo para relacionar o ruído acústico com a vazão. O sistema desenvolvido proporcionou a medição da vazão em aplicações residenciais, e propõem-se a utilização deste sistema para auxiliar no consumo consciente dos recursos hídricos.

Na indústria do petróleo e gás, as incrustações e as deposições são um problema recorrente, que acarretam perda de produtividade e aumento dos custos de manutenção. Uma aplicação que vem sendo estudada pela indústria de petróleo é o uso de transdutor ultrassônico piezoelétrico para executar a tarefa de limpeza de dutos de transporte de óleo. O Laboratório de Propriedades Óticas (LaPO) do Instituto de Física da UFBA possui diversos projetos que tratam do uso de transdutores piezoelétricos de ultrassom comerciais. O objetivo desse trabalho é desenvolver uma representação matemática de um transdutor ultrassônico piezoelétrico do tipo Langevin aplicado a tubulações. Uma modelagem matemática dos componentes do transdutor, eletromecânicos e mecânicos, foi realizada. Este modelo foi utilizado para compreender os parâmetros físicos e geométricos envolvidos no problema. A plataforma Matlab foi utilizada para realizar as simulações, determinando a frequência de ressonância e o deslocamento máximo do transdutor. A partir do modelo matemático desenvolvido, foi fabricado um tipo de transdutor, flangeado. O protótipo foi caracterizado e analisado. As frequências de ressonância obtidas pelo modelo e experimentalmente resultaram numa discrepância de 4,3 %.

Os conceitos tecnológicos disruptivos têm modificado e criado necessidades nos mais diversos setores da sociedade. A natureza dos sistemas de produção e serviços tem se tornado cada vez mais colaborativa entre humanos e máquinas, flexível e baseada em processos multidisciplinares. Como consequência, fronteiras têm se reduzido, viabilizando a estruturação de sociedade, instituições de ensino, ambientes de trabalhos e profissionais em uma rede complexa e dinâmica. Deste modo, formar profissionais aptos para reprogramar suas habilidades a fim de adapta-se a esses ambientes torna-se um dos principais desafios atuais. Em reação, novos modelos educacionais, suportados por ambientes inteligentes, baseados no manejo de diversos métodos ativos tem sido concebido. Outro suporte para ambientes de aprendizagem que tem se tornado cada vez mais difundidos são os métodos de aprendizagens adaptativas, que são sistemas suportados por técnicas computacionais que adequam conteúdo, tempo e percurso de aprendizagem às necessidades individuais dos alunos. No entanto, nota-se a necessidade de gestão de aprendizagem orientadas as novas demandas de origens diversas, as associadas aos desdobramentos das transformações tecnológicas nos ambientes sociais e na organização do trabalho. Os problemas de concepção de modelos de aprendizagem adaptáveis às necessidades sociais, do mercado e as do próprio aluno podem, sobre determinadas delimitações de contexto, serem considerados como problemas de gestão de demandas em ambientes complexos, dinâmicos e com capacidades adaptativas. Assim, esse estudo concebeu uma abordagem de gestão de demandas baseada na Teoria dos Sistemas Adaptativos Complexos, denominada Gestão Sistêmica, Adaptativa e Experimental - GSAE que compreende um modelo de ambiente e processos genéricos que integrados fornecem meios para (i) identificar demandas, origens e como elas podem ser integradas ao ambiente; (ii) entender os desdobramentos no ambiente quando uma demanda perde seu grau de importância ou deixa existir; (iii) analisar e tomar decisões baseadas em multicritérios tais como a minimização custos e maximização dos benefícios. Ressalte-se que a abordagem foi aplicada na gestão dos elementos principais do ensino ativo, os objetivos de aprendizagem estruturados em competências, o problema de aprendizagem e avaliação da aprendizagem desenvolvidos em uma universidade pública nos cursos de arquitetura e engenharia. Como resultado a GSAE se demostrou eficiente, eficaz e efetivo na gestão destes elementos, viabilizando descobertas de novas características dos problemas e atributos de equipes de modo a adaptar o processo ao ambiente de implementação bem como a concepção de um modelo de avaliação da aprendizagem dinâmico

O monitoramento de ativos é uma demanda cada vez mais presente por conta do potencial de resultados apresentados em quesitos relevantes como confiabilidade das operações, segurança, monitoramento do ciclo de vida e redução de custos. Uma situação específica que requer atenção é a de acompanhamento de ativos que circulam por ambientes não controlados, como é o caso de veículos, caso típico de ativos que circulam em ambientes onde os recursos usuais de comunicação não estão disponíveis, não permitindo o rastreamento adequado e em tempo real. Veículos são casos interessantes de ativos que requerem características específicas de rastreamento, pois as informações obtidas permitem a gestão de toda uma frota. Pode-se, a partir do rastreamento, melhor gerenciar custos, avaliar o desempenho nas rotas seguidas, ou agir em situações emergenciais, como no caso de roubo ou acidentes. Atualmente as empresas que prestam serviço de monitoramento veicular utilizam apenas uma forma de comunicação de dados (GSM/GPRS), limitada à disponibilidade de redes específicas na banda de comunicação celular. Novas tecnologias emergentes de comunicação ensejam grande potencial para complementas as existentes na ampliação da área de cobertura e com importante redução dos custos operacionais. O presente trabalho busca contribuir para equacionamento do problema de monitoramento de ativos de alto valor e alto custo de operação, como é o caso de veículos, que circulam em ambientes não controlados, assegurando o seu uso adequado por operadores credenciados e autorizados. É desenvolvido um sistema baseado em internet das coisas (do inglês IoT - Internet of Things) que atende aos requisitos de monitoramento de frotas. O sistema criado se propõe a fornecer dados precisos de monitoramento veicular por rede sem fio com baixo custo, usando, para tanto, sistemas de geolocalização e alguns sensores para efetuar o monitoramento do veículo e propondo uma arquitetura que se comunica de forma passiva e ativa a depender da situação.

A estimativa de olhar (do inglˆes — gaze estimation) ´e altamente relevante para aplica¸c˜oes em v´arios campos, incluindo, mas n˜ao se limitando a, sistemas interativos, interfaces homem-computador e pesquisa comportamental. Como muitas outras tarefas de vis˜ao computacional, a estimativa do olhar se beneficiou muito com o avan¸co do aprendizado profundo (do inglˆes — deep learning) na ´ultima d´ecada. Recentemente, uma s´erie de data sets de larga escala para estimativa de olhar baseada em aparˆencia foram tornados p´ublicos, e redes neurais foram estabelecidas como a abordagem padr˜ao do estado-da-arte para essa tarefa. Atualmente, por´em, ainda h´a espa¸co para melhorias no que diz respeito `as arquiteturas de rede usadas para realizar a estimativa do olhar com base na aparˆencia. Um caminho promissor para melhorar a precis˜ao da estimativa do olhar ´e levar em considera¸c˜ao as informa¸c˜oes de pose da cabe¸ca que s˜ao implicitamente presentes em imagens faciais. Alguns trabalhos conseguem aproveitar essa informa¸c˜ao usando a imagem inteira do rosto como entrada para a rede neural. Uma desvantagem dessa estrat´egia ´e que as redes neurais convolucionais tradicionais n˜ao s˜ao capazes de formar rela¸c˜oes espaciais entre elementos distantes de uma imagem. Este ´e um fator significativo na estimativa da pose da cabe¸ca, dado que a mesma ´e determinada por uma combina¸c˜ao de diferentes caracter´ısticas de olhos, nariz, boca, etc. Tendo isso em mente, aqui propomos uma nova abordagem que usa camadas de convolu¸c˜ao melhoradas por auto-aten¸c˜ao para aumentar a qualidade das caracteristicas aprendidas pela rede, dando `a mesma a capacidade de formar rela¸c˜oes espaciais complexas de longo alcance. Nossa abordagem, quando aplicada a redes residuais mais rasas, pode ajud´a-las a superar arquiteturas profundas, aprendendo a identificar dependˆencias entre regi˜oes distantes em imagens de rosto inteiro, criando representa¸c˜oes mais sens´ıveis ao espa¸co a partir das imagens de rosto e olhos. Essa representa¸c˜ao ´e utilizada para estima¸c˜ao do olhar atrav´es de uma regress˜ao. Um efeito colateral interessante de nossa abordagem ´e tamb´em que ela ´e capaz de criar representa¸c˜oes intermedi´arias mais interpret´aveis visualmente, derivadas dos pesos usados pelas camadas de auto-aten¸c˜ao, possivelmente permitindo discuss˜oes interessantes sobre o processo de aprendizagem da rede. Denominamos nosso framework de estimativa de olhar como ARes-gaze. Ele explora nossa Atention-augmented ResNet (ARes-14) como backbones convolucionais gˆemeos para processamento das entradas. Em nossos experimentos, os resultados mostraram uma diminui¸c˜ao do erro angular m´edio em 2,38% quando comparados aos m´etodos mais modernos no data set MPIIFaceGaze e alcan¸caram o segundo lugar no data set EyeDiap. E importante notar que nosso framework proposto foi o ´unico a atingir alta precis˜ao ´ simultaneamente em ambos os conjuntos de dados entre os m´etodos avaliados.

A location associated with a committed crime must be preserved, even before criminal experts start collecting and analyzing evidences. Indeed, crime scenes should be recorded with minimal human interference. In order to help specialists to accomplish this task, we propose an intelligent system for investigation of a crime scene using a drone. Our system recognizes objects considered important evidence at the crime scene, defining the trajectories by which a drone performs detailed search. Existing methods are not dedicated to seeking evidence at a crime scene or are not specific to unmanned aircrafts. Our system is structured into three subsystems: (i) Aircraft auto-location, so-called Air-SSLAM, that estimates drone pose as well as provides coordinates to proportional-integral-derivative controllers for aircraft stabilization, (ii) controllers act in pairs in each direction to keep the aircraft on a calculated trajectory using the initial detected evidences, (iii) a new multi-perspective based detector analyzes multiple images of the same object in order to improve the reliability of object recognition. The goal is to make the drone fly through the paths defined by the objects recognized in the scene. Each subsystem was separately evaluated and so the complete system. At the end, Air-SSLAM presented a translational average error (TAE) of 0.10, 0.20, and 0.20 meters in the X, Y, and Z directions, respectively, and the average accommodation time of the controllers was between 10 and 20 secs. Our multi-perspective detection method increased 18.2% the detection rate of the baseline detector. In our experiments, we showed that the more perspectives, the higher the accuracy for localizing the evidences in the scene. The evaluation of the complete system was performed in a simulator, as well as in a real-world environment. The entire system, called Air-CSI, correctly identified all the objects in a controlled tested scenario, taking an average of 13.6 perspectives to identify an object. At the end of surveying the crime scene, Air-CSI produces a report containing a list of evidences, sketches, images and videos collected during the investigation

O algoritmo de Denavit-Hartenberg é um método utilizado por décadas para solucionar um dos problemas clássicos na cinemática de manipuladores robóticos, o problema cinemático inverso. Quando este método é utilizado, existe a necessidade de algoritmos adicionais para resolver o problema, como por exemplo o método de Paul. A Teoria de Bases de Gröbner para solução da cinemática inversa, como método suplementar ao algoritmo de Denavit-Hartenberg, será apresentada neste trabalho. Para favorecer um melhor entendimento do leitor com cada método, os robôs manipuladores Stäubli TS20, um robô do tipo SCARA, e o Unimation PUMA 560, um manipulador antropomórfico com seis juntas rotativas, serão utilizados como estudos de caso aplicando o método de Paul e o método proposto neste trabalho, onde os dados de eficiência computacional serão utilizados para comparação. O objetivo principal deste trabalho é analisar a eficiência computacional na solução do problema da cinemática inversa de robôs manipuladores antropomórficos utilizando os dois métodos. Com cada abordagem, o problema da cinemática inversa para os dois robôs seriais será resolvido. Ao comparar cada método, este trabalho demonstrará que o método a partir da Teoria de Bases de Gröbner é computacionalmente mais eficiente para a solução do problema cinemático inverso de robôs antropomórficos.

O serviço prestado pelos portos brasileiros está entre os mais caros do mundo, fato atribuído principalmente à defasagem tecnológica dos mesmos, com destaque na infraestrutura, logística e automação, que são fatores interdependentes e de forte impacto no custo operacional e eficiência do sistema.
Entre os problemas mais relevantes está o rastreamento de contêineres ao longo de todo o seu percurso, do navio ao destinatário e de volta ao navio. Trata-se, portanto, de um tema atual e amplamente pesquisado face as novas tecnologias que têm sido viabilizadas, e que guardam particularidades inerentes a cada país. No caso do Brasil, há de se considerar as características dos sistemas modais mais utilizados, regionalidades, aspectos tributários e fiscais e deficiências sistêmicas encontradas.
Este trabalho dá ênfase ao desafio de se obter um sistema de baixo custo capaz de localizar contêineres interna e externamente ao porto. Como resultado da implantação dessa solução espera-se, principalmente, reduzir custos operacionais oriundos da presença de conferentes nos pátios, eliminar as perdas de cargas e o tempo de busca ocasionados por erro humano, permitir a localização e/ou rastreamento online de todos os contêineres da rede. A solução encontrada apresenta características inovadoras apoiadas por pedido de patente e com grande potencial de vir a se tornar produto comercializável.
O sistema embarcado desenvolvido dispõe de um microcontrolador, um sistema de identificação e localização por mapeamento interno, além de um sistema de rastreamento georeferenciado. Basicamente, o sistema de identificação se encarrega da localização dos contêineres dentro do pátio do porto. Através de algoritmos desenvolvidos com base na tecnologia adotada e com apoio de um banco de dados, o sistema é capaz de determinar a posição de todos os contêineres do pátio, estejam eles no piso ou empilhados sobre outros contêineres. Já o sistema georeferenciado é responsável pelo rastreamento dos contêineres quando esses encontram-se fora do ambiente portuário, sendo capaz de fornecer a rota e a localização de cada ativo em intervalos programáveis.
A validação e testes referentes à dinâmica e ao comportamento do sistema em movimentações típicas de um pátio foi feita em uma maquete de contêineres construída utilizando material estrutural semelhante aos reais. Estes testes permitiram simular e comprovar a eficiência do sistema frente aos objetivos estabelecidos. Para validar os conceitos de mobilidade e a capacidade de comunicação em ambiente real, os protótipos foram testados num pátio de contêineres de uma operadora logística e mostraram-se funcionais e adaptáveis para atender as especificidades pontuais.

Este trabalho propõe uma planta termossolar didática para estudos de modelos, simulações e controle de processos. A planta termossolar utiliza a energia solar para realizar o aquecimento de um fluido gerando calor, insumo este bastante utilizado na industria. Além da estrutura física da planta, foram desenvolvidos alguns instrumentos para o sensoriamento de grandezas físicas importantes, tais como irradiância solar e o estado da válvula de controle. Um dos objetivos deste trabalho é oferecer um ambiente de estudo que aproxima os fundamentos teóricos de ensino à realidade industrial, uma filosofia primordial para a área de educação na engenharia.  O equipamento permite analises e aplicações em modelagem, simulação e controle por meio dos softwares Matlab/Simulink e Labview. Um estudo de caso é apresentado de forma a demonstrar as funcionalidades do sistema proposto, sendo possível o estudo eaplicação de controle avançado.

Realizar predições e fornecer recomendações de compra e venda no mercado de ações são usualmente consideradas tarefas difíceis, dado o comportamento complexo do movimento dos preços dos ativos financeiros, que é tido como dinâmico, não linear e estocástico. Assim como nos campos do conhecimento onde técnicas de inteligência artificial (IA) são aplicadas para obter informações de maneira precisa e mais rápida, as empresas que constantemente fornecem recomendações de negociação procuram obter vantagens usando sistemas de IA e modelagem matemática, reduzindo o tempo de análise e aumentando a precisão das recomendações. Este trabalho apresenta a aplicação de sistemas baseados na lógica fuzzy para prever o comportamento dos preços de um conjunto de ações de empresas listadas na Bovespa e recomendar uma estratégia de compra e venda de ações em base diária, a partir de indicadores e da estimativa dos preços. Um primeiro sistema de recomendação apoia-se em regras clássicas da análise técnica para prever o movimento do preço das ações, baseando-se unicamente na combinação de alguns indicadores, a exemplo de: RSI (Índice de Força Relativa), Stochastic e Williams. Esta estratégia, apesar de comumente explorada pelo mercado, é incapaz de fugir da influência estocástica das séries de preços, ou seja, não fornece, por exemplo, longas sequências de acertos. Com este objetivo, foi proposto um segundo sistema de recomendação, que se diferencia do anterior por também considerar as informações de previsão do preço baseadas no modelo estocástico do comportamento de ações conhecido como Movimento Browniano Geométrico (MBG) além do indicador OBV (do inglês, On Balance Volume). Os resultados apresentados pelos sistemas tiveram seus desempenhos comparados a partir do número de recomendações e acertos. Com o primeiro sistema mostrou-se que nem todos os ativos podem ser operados a partir de um conjunto de indicadores similares, prejudicando os resultados financeiros. Já o segundo, que foi auxiliado pela proposta de previsão de preços, alcançou melhor desempenho e consistência nas recomendações.

O ambiente submarino é um local perigoso, e muitas vezes, de difícil acesso para seres
humanos. Em razão disso, é comum que veículos tripulados e não tripulados sejam utilizados
para realizar atividades subaquaticas. Por exemplo, empresas de  Oleo e Gás
frequentemente utilizam veículos operados remotamente (ROV) para inspecionar e manter
estruturas de instalações submarinas. Devido a complexidade e ao alto custo das
operações com ROV, pesquisas relacionadas a veículos subaquaticos autônomos (AUV)
estão sendo desenvolvidas com o objetivo de realizar tais atividades submarinas. Esses
veículos geralmente são equipados com sensores de percepção, tais como câmeras ópticas e
sonares, que fornecem informações visuais e acusticas dos ambientes marinhos. De forma
a compreender o ambiente ao seu redor e auxiliar nas operac~oes, a detecc~ao de objetos utilizando
os dados dos sensores de percepc~ao e uma tarefa crucial, podendo ser empregada
por diversas funcionalidades do AUV. Por mais que c^ameras opticas sejam importantes
para o AUV, sua capacidade de sensoriamento e limitada embaixo da agua, trabalhando
somente em condic~oes de baixa turbidez e em curtas dist^ancias. Por outro lado, os sonares
tem longo alcance e conseguem operar independentemente da turbidez da agua. Ocorre
que os dados providos por sonares apresentam rudos, baixa resoluc~ao e s~ao de difcil
interpretac~ao, fazendo da detecc~ao de objetos em imagens de sonar uma tarefa ardua.
Nesse contexto, o nosso trabalho prop~oe um novo framework para detecc~ao de multiplos
objetos, que ao mesmo tempo estima a posic~ao e rotac~ao de objetos, a partir de imagens
do sonar. Duas arquiteturas de redes neurais convolucionais s~ao propostas para detectar
e estimar caixas delimitadoras rotacionadas: um sistema de ponta a ponta, chamado
RBoxNet, e um pipeline composto por duas redes, chamado YOLOv2+RBoxDNet. Ambas
as propostas s~ao estruturadas a partir de tr^es representac~oes para caixa delimitadoras
rotacionadas em imagens de sonar. De acordo com nosso conhecimento, n~ao existe outro
trabalho na literatura que estima caixas delimitadoras rotacionadas em imagens de sonar.
Analises experimentais com imagens reais de sonar foram feitas, comparando diversas
congurac~oes dos metodos propostos (variando o backbone, representac~ao e arquitetura)
com outros metodos do estado da arte. Os resultados mostraram que RBoxNet apresenta
o melhor custo-benefício entre precis~ao e velocidade, alcancando um mAP@[.5,.95]
médio de 90:3% a 8:58 quadros por segundo, enquanto YOLOv2+RBoxDNet foi a soluc~ao
mais rapida, funcionando a 16:19 quadros por segundo, porém com mAP@[.5,.95] medio
menor de 77:5%. Ambos os métodos foram ecazes a inclus~ao de ruído aditivo Gaussiano,
detectando objetos para niveis de ruídos de até 0:10.

As cartas de controle estatístico de processo são ferramentas amplamente utilizadas no monitoramento da qualidade de produtos, processos e serviços. Propostas por Shewhart em 1924, são tradicionalmente aplicadas devido à sua facilidade de implementação e análise. Ao decorrer dos anos foram desenvolvidas diversas outras cartas de controle baseadas na carta do tipo Shewhart com a finalidade de aprimorar o desempenho das mesmas devido à automação dos processos e às exigências por alta qualidade dos produtos. Entretanto, essas cartas possuem a desvantagem de não detectar pequenas variações dentro de processos produtivos, onde é mais adequado a utilização das cartas por soma cumulativa (CUSUM) proposta por Page em 1954. Quando a magnitude de alteração dentro de um processo não é conhecida, uma das soluções é a aplicação das cartas combinando as características das cartas de Shewhart com as cartas CUSUM. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma carta de controle combinando as características de uma carta de controle baseada na distribuição beta e na carta por soma acumulativa para atributos, baseada na distribuição binomial. São demonstrados os procedimentos do desenvolvimento da carta combinada Beta-CUSUM Binomial e a sua aplicação a dados discretos e a dados contínuos. Os resultados obtidos demonstram que a carta combinada proposta apresenta desempenho similar à carta Shewhart-CUSUM Binomial quando aplicada a dados discretos e um desempenho superior quando aplicada a dados contínuos. Assim, a carta proposta Beta-CUSUM Binomial é validada, sendo uma nova alternativa de carta combinada para o monitoramento de itens não-conformes.

Este trabalho propõe uma nova abordagem para o acionamento de dispositivos mioelétricos por reconhecimento de padrões, a partir da utilização de um modelo de rede neural convolucional, o qual recebe como entrada características extraídas com base no conceito de sinergias musculares. Esse conceito parte da suposição de que o sistema nervoso central controla os movimentos a partir da combinação de grupos musculares, em vez de controlar diretamente cada grau de liberdade, reduzindo assim o número de parâmetros que precisam ser controlados. Algoritmos como NMF (Non-Negative Matrix Factorization) são usados para extrair sinergias na forma de sinais de ativação da fatoração de matrizes, permitindo que esses sinais sejam utilizados no controle de dispositivos mioelétricos. A nova abordagem utiliza a estimativa das ativações do controle neural, nomeadamente funções de força, em conjunto com um modelo de reconhecimento de padrões de aprendizagem profundo, a fim de permitir taxas de precisão aprimoradas na tarefa de reconhecer conjuntos de gestos de mão e punho. A técnica proposta foi avaliada por 3 diferentes testes, para os quais foram utilizados sinais extraídos de duas bases públicas de dados (NINAPRO Project e CAPGMYO).

O projeto Neutrinos Angra visa monitorar a potência térmica e a evolução do combustível físsil da usina nuclear de Angra II, localizada na Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto, em Angra dos Reis, para corroborar com o desenvolvimento de salvaguardas nucleares e com a física de detecção de neutrinos a nível de superfície. Para tanto, um detector de neutrinos baseado na detecção de radiação Cherenkov em água ultra pura dopada com gadolínio a 0,2% em massa foi instalado adjacente ao edifício do reator desta usina. O projeto é uma colaboração iniciada em 2006 que logo se tornou um projeto 100% brasileiro. Essa condição promoveu um desenvolvimento ímpar de conteúdo e pessoal local, mas também impôs sérias restrições e atrasos à execução do projeto. O detector desenvolvido é um monólito de tanques concêntricos, com um tanque alvo de polipropileno com 32 fotomultiplicadoras e 1,3 metro cúbico de água dopada com gadolínio. Cercando-o, está uma blindagem de polipropileno com dois volumes de água com 1,65 m3 e 3 m3, respectivamente, e 4 fotomultiplicadoras para barrar múons e nêutrons. Acima desse conjunto está um tanque de veto adicional com 1,45 m3 de água e mais 4 sensores. Esse detector está conectado a um sistema de aquisição de dados composto de módulos de condicionamento, discriminação, discretização, seleção e armazenamento de sinal. Este trabalho descreve a montagem do detector de neutrinos no Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, onde foi testado; a posterior desmontagem do mesmo, seu transporte e montagem final no contêiner-laboratório do projeto na CNAAA; e finalmente, o comissionamento desse detector.

O presente trabalho descreve o processo e aparato de eleva¸c˜ao artificial atrav´es do bombeamento mecˆanico de duplo efeito, utilizando sistema hidr´aulico projetado para operar parcialmente ou inteiramente submerso, o que torna apto `a produ¸c˜ao de petr´oleo em pequena, m´edia e grande profundidade. O dispositivo proposto poder´a ser utilizado em po¸cos com diferentes configura¸c˜oes (verticais ou direcionais), para a eleva¸c˜ao de flu´ıdos com densidades API inferiores a 22◦ (´oleo pesado) at´e densidades maiores que 31◦ (´oleo leve), al´em de ser uma alternativa vi´avel para bombeamento em aqu´ıferos subterrˆaneos na camada sedimentar do Nordeste. Dada a sua concep¸c˜ao in´edita, este novo conceito e sistema de bombeamento foi objeto de recente dep´osito da patente no Instituto Nacional da Propriedade Intelectual (BR 10 2015 019070 0). Um prot´otipo do dispositivo de bombeamento foi desenvolvido para comprovar o funcionamento. Os testes de varia¸c˜ao de velocidade dos cilindros hidr´aulicos do prot´otipo, comparados `a simula¸c˜ao computacional apresentaram pequenas distor¸c˜oes com erro entre 7,79% a 10,5% para rota¸c˜oes do motor el´etrico submers´ıvel entre 1800 a 3600 rpm. No teste de bombeamento, o dispositivo apresentou o tempo de ciclo dos cilindros hidr´aulicos e produ¸c˜ao por ciclo, compat´ıveis com o sistema calculado e simulado no software Automation StudioTM. O erro m´aximo obtido foi de 8,67% entre o sistema testado em bancada experimental de testes e simulado. Considerando a rela¸c˜ao potˆencia de acionamento/altura geom´etrica de eleva¸c˜ao (kW/m), a potˆencia nominal de acionamento, o dispositivo BLS apresenta vantagem em rela¸c˜ao aos m´etodos de eleva¸c˜ao analisados neste trabalho. Todavia, na potˆencia de acionamento em rela¸c˜ao ao fluxo volum´etrico (kW/m3/d), o BLS apresentou um maior consumo de energia. A compara¸c˜ao, embora simplificada, demonstra que o BLS pode ser caracterizado como uma bomba de baixa vaz˜ao, mas que poder´a ser em breve uma op¸c˜ao para explora¸c˜ao de reservat´orios profundos. Embora prot´otipo n˜ao tenha sido testado em ambiente e situa¸c˜ao real de opera¸c˜ao, os resultados dos testes em laborat´orio apresentaram-se promissores, onde ´e poss´ıvel prever que, por ser inserido diretamente na zona de produ¸c˜ao, a inven¸c˜ao proposta elimina falhas relacionadas a coluna de hastes de bombeio. Considerando ainda que o sistema de bombeamento proposto utiliza, em grande parte, equipamentos inseridos no po¸co, a instala¸c˜ao e as interven¸c˜oes para manuten¸c˜ao tendem apresentar baixa complexidade. Embora o trabalho tenha sido avaliado atrav´es de testes realizados em laborat´orio e simula¸c˜oes computacionais, h´a ainda potencial para evoluir na sua rota tecnol´ogica, ensejando poss´ıveis trabalhos futuros.

Com a crescente transformação digital que é parte relevante da nova revolução industrial que já se iniciou, as empresas precisam se reestruturar para adequarem ás novas tecnologias e ás possíveis mudanças que sinalizam um momento de transição de um modelo hierárquico clássico e centralizado da gestão e controle das informações para uma nova estrutura que permita as necessárias características de agilidade, flexibilidade e interoperabilidade dos seus sistemas. Na medida em que dados oportunizam tomadas de decisão remotas e inteligentes, também se apresentam importantes a descentralização da tomada de decisão, a configurabilidade na linha de produção e as aplicações orientadas a serviços, particularidades impostas pela Industria 4.0 (I4). Diante deste cenário, é fundamental gerar condições para essa transição inevitável do modelo industrial clássico da pirâmide da automação para um modelo que se projeta adequado em um futuro próximo. Esses novos modelos devem permitir que dispositivos legados e cada vez mais distribuídos coexistam em um ambiente compatível com as novas tecnologias e moldes da I4. Um problema relevante a ser enfrentado é o da interoperabilidade entre os sistemas heterogêneos do chão de fábrica, principalmente quando se trata de sistemas distribuídos. A presente pesquisa tem por objetivo desenvolver uma plataforma aberta para integração - PAI, que se baseia no modelo arquitetônico orientado a serviços (SOA), com o objetivo de permitir a interoperabilidade entre dispositivos legados com os moldes da Indústria 4.0. A partir de uma análise das melhores soluções para tratar o problema de interoperabilidade dos sistemas de chão de fábrica com sistemas legados, em conjunto com as tendências tecnológicas da I4, foi desenvolvida uma solução eficaz baseada em ferramentas já disponíveis. Para validação da plataforma proposta, foram realizados três experimentos simulando plantas reais com foco em controle de processos, onde observou-se um sistema capaz de permitir operações orientadas a serviços, de forma modular e escalável, visando interconectividade, interoperabilidade e transparência.

A indústria está vivendo um novo ciclo, uma nova era da revolução industrial. Para as empresas se manterem competitivas no mercado e se adaptarem às novas tendências tecnológicas, uma reformulação é necessária em seus métodos e processos, que tendem a se tornar cada vez mais distribuídos e complexos. A proposta deste trabalho é de utilizar uma arquitetura orientada a serviços para integrar as aplicações em chão de fábrica de forma modular e escalável. Nessa abordagem, a forma como as informações irão trafegar entre os diferentes setores e em todo ciclo de produção, bem como a sua disponibilização onde necessário em toda a empresa, torna o gerenciamento da planta mais acessível de qualquer lugar e de forma padronizada. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um mediador que integra um controlador avançado em uma ferramenta computacional via sistema Web. A validação do seu funcionamento foi feita em uma unidade experimental de processos para controle de Nível de tanques. Os testes foram realizados através de métodos experimentais que possibilitaram a aplicação de controle preditivo em uma arquitetura distribuída orientada a serviços. Os resultados obtidos demonstraram que é possível aplicar controle local via abordagem orientada a serviços.

Apesar de existirem diversos dispositivos comerciais para a geração de ozônio (O3) e para a medição da concentração desta variedade química, gerar uma atmosfera controlada de O3 ainda é um desafio. O ozônio, em função do seu alto potencial oxidativo, pode ser utilizado, por exemplo, para reduzir o tempo de medidas de oxidação induzida. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um dispositivo capaz de gerar uma atmosfera controlada de ozônio, determinada por medição direta sua concentração, medindo, por sinal elétrico a transmitância e a absorbância, que podendo ser integrado a equipamentos que medem a rancidez. O dispositivo é composto por um gerador de O3, uma célula de absorção que conta com uma fonte de luz e um fotodetector, um amplificador lock-in, um sistema de aquisição e acionamento do gerador de O3 e um frasco de Erlenmeyer, utilizado como reservatório da mistura gasosa. O sensor óptico de medição da concentração de ozônio utiliza um LED como fonte de luz, com pico de emissão na banda de Chappuis em 603 nm, e um fotodiodo de grande área sensível como fotodetector. O dispositivo proposto apresentou, na primeira etapa de testes, resultados de transmitância e absorbância coerentes com o que é esperado na literatura. O valor determinado experimentalmente para a seção transversal de absorção foi de Na segunda fase de testes, foi possível produzir diferentes concentrações de O3 de maneira controlada segundo um perfil linear com coeficiente angular de . Ficou patente que é possível utilizar o sistema para gerar e medir uma atmosfera controlada de ozônio, que pode ser integrado a equipamentos onde uma atmosfera deste tipo seja requerida.

A maior parte dos sistemas automotivos evoluiu de mecanismos de ação puramente mecânica para atuações mais complexas controladas por unidades eletrônicas e processamento embarcados. Neste cenário, a utilização dos motores elétricos de corrente contínua sem escovas como atuadores é predominante. Estes motores são mais conhecidos pela sigla correspondente em inglês Brushless Direct Current (BLDC). Embora a eletrônica embarcada conte atualmente com sistema de diagnóstico on-board (OBD), este, em geral, auxilia apenas a identificação do subsistema que apresentou mau-funcionamento, durante o processo de reparo de unidades defeituosas, sem prover maiores detalhes sobre o componente que causou a perda de funcionalidade ou seu modo de falha, levando a diagnósticos imprecisos e a consequente substituição desnecessária de componentes em perfeito estado de funcionamento. Diagnósticos com maior acuidade, informações consistentes e objetivas são fundamentais para o sistema de melhoria contínua de produtos e processos. O presente trabalho discute o processo de desenvolvimento de um protótipo de engenharia portátil com capacidade de realizar diagnósticos em motores BLDCs utilizados em transmissões automotivas de dupla embreagem - Dual Clutch Transmissios (DCT), a partir da determinação automatizada do espectro de impedância dos enrolamentos de armadura, com foco na região do pico de ressonância, visando-se  a identificação de anomalias no circuito magnético composto por rotor e estator, que podem levar o motor à perda de funcionalidade total ou parcial. O protótipo possibilita também, o diagnóstico dos sensores de efeito Hall embarcados, responsáveis pela detecção do posicionamento angular do rotor, utilizando-se a análise da velocidade angular do eixo do motor, determinada a partir da resposta binária destes sensores.

O presente trabalho trata do desenvolvimento de um sistema de transição de tecnologia,
com interface Wi-Fi de baixo custo, para inserção de eletrônicos compatíveis com
infravermelho no ambiente da Internet das Coisas utilizando a plataforma ESP8266. O
sistema foi essencialmente desenvolvido empregando-se o microcontrolador ESP8266. O
firmware mostrou ser o maior desafio e foi escrito com o objetivo de se decodificar o
maior número possível de protocolos, de modo a replicar os sinais emitidos pelos controles
remotos dos eletrônicos. O ESP8266 se mostrou a opção mais eficiente em conjunto
com técnicas de firmware como Interrupção, PCM, PWM e de Power Management. O
produto final é um pequeno sistema que pode ser acoplado diretamente a um eletrônico
ou posicionado diretamente ao receptor desse objeto, que se conecta à rede Wi-Fi
do ambiente e é controlado a partir de um aplicativo ou página Web. O sistema não
influencia no uso tradicional do controle remoto, que ainda pode ser utilizado. Como
benefício do sistema proposto, a plataforma pode agregar ainda mais funções às que os
eletrônicos já oferecem de fábrica, realocando-os a novos conceitos de tecnologia como
Smart Home e Internet das Coisas. Agrega novas habilidades, como o acesso remoto a
qualquer local que ofereça conexão com a internet, a unificação de múltiplos controles
em apenas um local, a definição de tempos e horários customizados de operação, modos
mais inteligentes de uso para redução de gastos de energia, entre outras funções a depender
da necessidade do usuário. Também auxilia em estender a vida útil de relevância do
equipamento, diminuindo a necessidade de sua troca. Aos aparelhos de ar-condicionado
foi dada uma atenção especial no sentido de propor uma solução, que atenda e facilite os
projetos de inserção desses equipamentos não só nesse projeto, mas também em outros
da mesma área em trabalhos futuros.

O interesse no desenvolvimento de sistemas robóticos anticolisão tem crescido exponencialmente nos últimos anos e com ele, diversos avanços em algoritmos de planejamento de rotas têm sido notados. Estes sistemas geram rotas livres de colisões com objetos estáticos ou dinâmicos na área de trabalho do robô e têm sido amplamente aplicados em robôs que exercem algum tipo de atividade autônoma. Campos Potenciais Artificiais (CPA) é uma técnica de planejamento de rotas que tem sido foco de melhorias, nos últimos anos, devido a sua simplicidade de aplicação e eficiência em sistemas de tempo real, pelo fato de não necessitar de um mapeamento global da área de trabalho do robô, além da sua compatibilidade em diversos tipos de robôs. Apesar da sua eficiência, os CPAs são suscetíveis a problemas de mínimos locais de naturezas diferentes, como: Goals Non-Reachable with Obstacles Nearby (GNRON) e Reacharound Local Minimum Problem (RLMP). Para solucionar o problema de GNRON, é proposta uma melhoria dos CPAs, através de uma adequação dos Campos Potenciais Artificiais Adaptativos, para que eles sejam aplicáveis em robôs manipuladores. Para sanar problemas de RLMP, são utilizados os algoritmos já existentes Subgoal Selection, Goal Conguration Sampling e Convex Hull. Além dos problemas acima citados, os CPAs não ajustam os ganhos das forças repulsivas de forma dinâmica. Este problema contribui para que o robô não alcance o objetivo, quando o mesmo está posicionado dentro da área de influência do obstáculo. É proposto um método para estimação do ganho da força repulsiva dos CPAs, de forma dinâmica, a fim de que o robô alcance o objetivo, mesmo quando estiver posicionado dentro da área de influência do obstáculo. Os softwares V-REP e MATLAB são utilizados para comprovar a validade das melhorias propostas.

Sistemas ciberfísicos são sistemas em que componentes físicas e computacionais interagem

e estão interrelacionadas em várias escalas de grandeza. Classes de sistemas ciberfísicos,

como sistemas de assistência à saúde, sistemas de transporte, smatrt grids, entre outros, já são utilizados e têm o potencial de trasformar a sociedade com a oferta de novos serviços capazes de superar os grandes desafios urbanos e sociais dos dias atuais. De outro lado, tais bebefícios sócio-técnico-econômicos implicam também em grande potencial de criticidade em relação a falhas e ataques maliciosos a essas novas infraestrutur

as, a exemplo de ataquesconhecidos

 de malware como Stuxnet.

Dentre as várias abordagens ao problema de confiabilidade (dependability) para sistemas

ciberfísicos, compreender as propriedades de confiabilidade do componente computacional e modelar aspectos de dependabilidade neste

componente é uma abordagem viável.

Assim, propomos aplicar esta abordagem a uma classe de sistemas ciberfísicos que podem ser modelados como sistemas distribuídos síncronos particionados – como, por exemplo, sistemas ciberfísicos com topogia WAN de LANs, que é comum em sistemas SCADA com plantas distribuídas e em aplicações como smart grids.

Esta dissertação apresenta um estudo e propõe soluções para detectores de defeitos e um algoritmo de consenso com quóruns adaptáveis, em sistemas síncronos particionados, que permitem oferecer resiliência a falhas bizantinasou arbitrárias 

e superam o limite convencional de 3f + 1 processos para a falha bizantina de até f processos.