The Use of Digital Twins in Finite Element for the Study of Induction Motors Faults.

Induction motors play a key role in the industrial sector. Thus, the correct diagnosis and classification of faults on these machines are important, even in the initial stages of evolution. Such analysis allows for increased productivity, avoids unexpected process interruptions, and prevents damage to machines. Usually, fault diagnosis is carried out by analyzing the characteristic effects caused by the faults. Thus, it is necessary to know and understand the behavior during the operation of the faulty machine. In general, monitoring these characteristics is complex, as it is necessary to acquire signals from the same motor with and without failures for comparison purposes. Whether in an industrial environment or in laboratories, the experimental characterization of failures can become unfeasible for several reasons. Thus, computer simulation of faulty motors digital twins can be an important alternative for failure analysis, especially in large motors. From this perspective, this paper presents and discusses several limitations found in the technical literature that can be minimized with the implementation of digital twins. In addition, a 3D finite element model of an induction motor with broken rotor bars is demonstrated, and motor current signature analysis is used to verify the fault effects. Results are analyzed in the time and frequency domain. Additionally, an artificial neural network of the multilayer perceptron type is used to classify the failure of broken bars in the 3D model rotor.

A new computational approach for electrical analysis of biological tissues.

A new computational approach for electrical analysis especially designed for application in biological tissues is presented. It is based on the modelling of the electrical properties of the medium by means of lumped circuit elements, such as capacitance, conductance and current sources. The cell scale model is suitable for modelling the local anisotropy around cell membranes. It permits to obtain the electric potential, ionic concentrations and current densities around cells in time steps in an iterative process. The tissue scale model utilises volume-averaged values of conductivity and permittivity and models suitably the dispersive characteristic of biological tissues. It permits to obtain potential and current distributions in large volumes of tissue in the time or frequency domain. An example of analysis of skeletal muscle is presented aiming to demonstrate the features of the method.

Avaliação do ambiente eletromagnético em estabelecimentos assistenciais de saúde / Electromagnetic environment assessment in health care facilities

A crescente inserção de tecnologia eletroeletrônica em estabelecimentos assistenciais de saúde (EAS), seja como equipamentos terapêuticos, de diagnóstico ou até mesmo suporte vital, tem sido vista pela comunidade científica como a grande responsável pelo aumento dos níveis de energia eletromagnética emitidos ao ambiente hospitalar. Dessa forma, quando a energia eletromagnética presente no ambiente atinge um determinado nível crítico, fica estabelecida uma situação que é propícia ao aparecimento de dois fenômenos indesejados: a interferência eletromagnética (EMI) em equipamentos médicos, e os riscos biológicos (RBL) em seres vivos. Um importante recurso para gerenciar a compatibilidade eletromagnética e evitar o aparecimento destes fenômenos é o conhecimento das características eletromagnéticas presentes nestes ambientes. O objetivo deste trabalho é diagnosticar o comportamento eletromagnético estabelecido em ambientes de grande concentração de fontes emissoras como, por exemplo, o encontrado em centros cirúrgicos, através de uma série de medições in situ das grandezas eletromagnéticas envolvidas nestes meios (campos elétricos, campos magnéticos, ruídos conduzidos). Com base nestas medidas é realizada uma avaliação crítica de modo a comparar a situação estabelecida nos EAS e os limites de segurança preconizados por organismos competentes, tanto para EMI quanto para RBL. Como resultado desta análise, começa a existir maior discernimento quanto à real situação do ambiente eletromagnético encontrado em EAS nacionais, subsidiando informações para a definição de diretrizes mais eficientes para implementação de programas de gestão tecnológica que são direcionados às necessidades específicas destes hospitais.

Advances in technology and the increased use of electro-medical equipment (EME) to support medical procedures such as monitoring, diagnosis, therapeutic or even life support are considered as greatly responsible for the increase of electromagnetic energy within health care facilities (HCF) environments. In such circumstances, when electromagnetic energy reaches a certain critical level, a dangerous situation is established and two undesirable phenomena can take place, both electromagnetic interference (EMI) in medical equipment, and biological risks (BLR) in living beings. The knowledge of electromagneticcharacteristics shown by these environments can represent an important tool in order to promote electromagnetic compatibility and avoid the appearance of undesirable phenomena. Therefore, this work aims to diagnose the electromagnetic profile established in critical areas, such as operating rooms, through a number of “in situ” measurements concerning electromagnetic quantities present in this environment (electric field, magnetic field, conducted noise). Moreover, a critical evaluation follows in order to compare the establishedsituation within HCF and the safety levels prescribed by regulatory organizations regarding EMI and BLR. As a result of this assessment, a better understanding on the actual situation concerning the electromagnetic environment in HCF can be achieved, allowing clinical engineers to define better directives in order to implement an adequate management programs in these hospitals.

Aplicação do método TLM no estudo da interação dos campos irradiados por telefones celulares com a cabeça humana / A TLM study of cellular telephones and human head interaction

O método de cálculo numérico TLM (Transmission Line Matrix Method) é aplicado no estudo da interação das ondas eletromagnéticas de radiofreqüência (RF) irradiados pelas antenas dos telefones celulares com a cabeça do usuário. É feito o cálculo da distribuição espacial do campo elétrico e da taxa de absorção específica (SAR) para um modelo bidimensional (2D), onde a antena do telefone é modelada por um dipolo elétrico operando na freqüência de 835 MHz e com uma potência de 0,6 W, sendo estes valores práticos dos telefones celulares analógicos. Para simular a cabeça humana foi utilizado um modelo oval multicamadas, onde foram considerados os parâmetros elétricos da pele, do crânio e do cérebro. São avaliadas as situações onde a antena é colocada a 1,5 cm e 5 cm do modelo da cabeça, tanto para polarização TE quanto TM dos campos. Os resultados obtidos da SAR para as diferentes situações analisadas são discutidos e comparados com os valores limites estabelecidos pelas normas internacionais, observando-se que para determinadas circunstâncias estes valores são ultrapassados.