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Discente: ELIAS AMANCIO DE SIQUEIRA FILHO

Título: MODELOS HÍBRIDOS MULTIVARIADOS BASEADOS NA CORREÇÃO DE ERRO PARA PREVER O CONSUMO DE COMBUSTÍVEL DE USINAS TERMOELÉTRICAS MOVIDAS A ÓLEO DIESEL/HFO

Orientador: PROF. DR. CARMELO JOSÉ ALBANEZ BASTOS FILHO

Examinador interno: PROF. DR. MANOEL HENRIQUE NÓBREGA MARINHO

Examinador externo: PROF. DR. PATRÍCIA TEIXEIRA LEITE ASANO

Data: 24 DE MARÇO DE 2023

Horário: 09:00

Local: ONLINE

Resumo do projeto: 

Monitorar e controlar parâmetros operacionais relacionados a motores diesel/HFO utilizados em UTEs se tornou uma atividade essencial para garantir a confiabilidade do sistema, principalmente em períodos emergenciais. Devido à complexidade inerente ao processo, o controle dos parâmetros operacionais dos motores, que muitas vezes já são monitorados em tempo real, comumente se baseia conhecimento técnico da equipe e em modelos matemáticos simplificados que podem resultar em observações limitadas sobre o comportamento físico do sistema. Uma alternativa para esta tarefa é a utilização de métodos de previsão de séries temporais que buscam generalizar as características do sistema com base em informações passadas. Contudo, apesar destas técnicas serem amplamente aplicadas em UTEs movidas a carvão e gás natural, a análise da operação de motores diesel/HFO de grande porte utilizados em usinas brasileiras sob o regime de despachos foi pouco explorada. Dessa forma, dada as características tipicamente complexas atreladas ao consumo de combustível destes motores durante a geração de energia elétrica, este trabalho buscou investigar a capacidade de generalização de padrões por meio da aplicação de modelos lineares, não-lineares e híbridos de previsão em um banco de dados representativo de um grupo motogerador utilizado em uma usina localizada em Pernambuco. Adicionalmente, foi avaliado o impacto da adição de variáveis exógenas aos modelos univariados com base na análise de causalidade ao longo do tempo que buscou não apenas inferir a relação entre sinais, mas também identificou o regime de influência desta causalidade ao longo do tempo. Em síntese, foi possível observar que os modelos lineares AR e ARIMA-PSO possuíram desempenhos similares entre operações, apesar da melhor aderência do modelo ARIMA-PSO para captação de períodos de ajuste de carga. Em contrapartida, as abordagens não lineares NAR e XGBoost obtiveram desempenho significativamente superiores, especialmente na captação de distúrbios relacionados as etapas de rampa, desligamento e oscilações bruscas no consumo de combustível, apesar de serem inferiores na previsão em plena carga e da alta sensibilidade atrelada ao modelo XGBoost. A etapa de seleção de variáveis exógenas inicialmente identificou melhoria de desempenho ao se utilizar 8 diferentes sinais adicionais. Contudo, a causalidade de cada sinal ao longo das operações indicou que apenas 4 variáveis auxiliaram a previsão do consumo de formas distintas. A introdução destes sinais aos modelos ARIMAX e NARX resultou apenas em melhorias significativas a abordagem não-linear que foi capaz de reconhecer distúrbios operacionais mais rapidamente em comparação aos outros modelos analisados. Além disso, a aplicação dos modelos híbridos aditivos e multivariados proporciou a capacidade de detecção de variações mais complexas e, ao mesmo tempo, a estabilidade do modelo durante a operação em plena carga, se beneficiando da captação de características lineares e não-lineares da modelagem combinada.

Palavras-chave: Previsão de Séries Temporais, Metodologia Box & Jenkins, Aprendizado de Máquina, Modelagem Híbrida, Causalidade

 

Discente: DANIEL RIBEIRO DESSAUNE

Título: MODELAGEM MATEMÁTICA E SIMULAÇÃO NUMÉRICA DE UM BIOSSENSOR AMPEROMÉTRICO ENZIMÁTICO DE MONOCAMADA: UMA APLICAÇÃO DA ABORDAGEM DO MÉTODO DAS DIFERENÇAS FINITAS (MDF)

Orientador: PROF. DR. JORNANDES DIAS DA SILVA  

Examinador interno: PROF. DR. BRUNO JOSÉ TORRES FERNANDES

Examinador externo: PROF. DR. DEIVSON CESAR SILVA SALES

Coorientadora: PROFA. DRA. ROSANA ANITA DA SILVA FONSECA 

Data: 26 DE SETEMBRO DE 2022

Local: SALA I-7

Resumo do projeto: 

Os Biossensores são uma classe de sensores voltadas a realizar medições envolvendo substâncias analíticas oriunda de sistemas vivos e empregam moléculas biológicas de elevada especificidade de reconhecimento. Os biossensores apresentam algumas vantagens para o seu uso quando comparados aos métodos convencionais, dentre elas, a rapidez e simplicidade na análise, a miniaturização e a portabilidade do equipamento, possibilitando seu uso de em locais distintos. Os biossensores podem ser classificados de acordo com a biomolécula reconhecedora e grandeza física utilizada para a realização da medição. Este trabalho tem o foco de avaliar o funcionamento de um biossensor amperométrico enzimático por meio de um processo de modelagem matemática do seu princípio de funcionamento a partir das Equações Diferenciais Parciais (EDPs) e das condições de contorno/iniciais que governam e caracterizam esse tipo de equipamento, os sistemas de equações então criados foram resolvidos com base nas técnicas do Método das Diferenças Finitas (MDF) e simulados com o auxílio de um código computacional para fornecer a solução final para o sistema avaliado. O código então criado neste trabalho foi comparado com resultados obtidos na literatura com o intuito de avaliar o seu desempenho e precisão dos resultados obtidos. Por fim foram simulados testes para avaliar os impactos que cada fator desempenha na resposta do sistema e em seu comportamento, ou seja, foram realizados testes de sensibilidade a cada um dos parâmetros presentes em um biossensor, tomando como base inicial a reação de reconhecimento de glicose por meio de um biossensor amperométrico enzimático. Com os resultados foi possível observar os grandes impactos que fatores como a taxa enzimática máxima (VMAX), a espessura da camada enzimática (d) e a concentração inicial do substrato (S0) desempenha na resposta do sistema, sendo eles considerados cruciais em um projeto de biossensores.

Palavras-chave: Biossensor amperométrico enzimático, Método das diferenças finitas, modelagem, simulação. 

 

Discente: Welton do Rego Barreto

Título: BANCADA DE TESTE PARA CARACTERIZAR COLETORES SOLARES TÉRMICOS EM ESCALA LABORATORIAL

Orientador: Prof. Dr. Ricardo Ataíde de Lima

Examinador interno: Prof. Dr. Luis Arturo Gómez Malagón

Examinador externo: Prof. Dr. Diogo Roberto Raposo de Freitas

Data: 26 de Setembro de 2022

Local: Sala K-4

Resumo do projeto: 

O laboratório de Optoeletrônica do Instituto de Inovação Tecnológica - IIT da UPE realiza estudos no tocante ao uso de nanopartículas aplicadas em Coletores Solares Térmicos (CST), com o objetivo de aumentar a eficiência do casamento espectral entre a luz do sol e os fluidos usados nesses sistemas de conversão energética. Dessa forma, se faz necessário projetar um protótipo de instrumentação para caracterizar coletores solares térmicos em escala laboratorial para auxiliar nas análises de vários parâmetros importantes para determinar o desempenho dos nanofluidos estudados. Logo, tem-se como objetivo geral deste trabalho desenvolver um projeto de instrumentação eletrônica de um sistema de caracterização de um Coletor Solar Térmico (CST) em pequena escala, além de um programa supervisório de aquisição de dados em tempo real. Para isso, como metodologia fez-se necessário a construção dos subsistemas que compõem o CST em escala laboratorial - com o sensor de intensidade solar, o circuito para o funcionamento de uma bomba peristáltica em vazões pré-estabelecidas, os sensores para monitorar as temperaturas do fluido no CST, o sistema para o controle da temperatura do nanofluido em uma faixa desejada, os sensores para a medição da temperatura e umidade ambiente - por meio da utilização de uma plataforma microcontrolada e circuitos eletrônicos especificamente dimensionados. Ademais, o desenvolvimento em C# de um programa supervisório residente em um computador, que irá monitorar e controlar o sistema microcontrolado. Como resultado, os subsistemas foram dimensionados, projetados e, quando atuando individualmente, apresentaram um desempenho satisfatório. Pôde-se coletar os valores mensurados através do supervisório desenvolvido. De posse dos valores obtidos das propriedades do fluido de trabalho e das características do CST, foi possível mensurar o seu desempenho.

Palavras-chave: Coletor Solar de Absorção Direta, Instrumentação Eletrônica, Sistema Supervisionado, Energia Solar.

 

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