Ferramenta computacional para dimensionamento e avaliação de desempenho de sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica

Esta dissertação apresenta a utilização alguns modelos matemáticos disponíveis na literatura para representar as etapas de processamento da energia em um Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede Elétrica (SFCR). Além disso, propõem-se dois modelos representativos do comportamento da potência elétrica em situações de limitação de potência do inversor e das perdas elétricas em função do carregamento. Todas as modelagens estão implementadas computacionalmente no ambiente GUIDE do MATLAB, o que permite a análise, auxilia no dimensionamento e viabiliza a simulação da operacionalidade e consequente contribuição energética de SFCRs com diferentes tamanhos relativos. No trabalho ainda é mostrada a interface da ferramenta computacional desenvolvida e a validação dos dados gerados pelo programa com dados medidos experimentalmente de SFCRs, a qual evidencia a eficácia dos modelos utilizados e a melhora na precisão. Ao final são mostradas estimativas energéticas para cinco cidades brasileiras, além de exemplos de análise dos dados gerados pela ferramenta computacional.

O dimensionamento das trajetórias tecnológicas de base agrária na região Tocantina e suas implicações para o desenvolvimento local

O Padrão usual do Desenvolvimento capitalista rural na Amazônia está fundamentado no paradigma agropecuário e em trajetórias tecnologias patronais que, ancoradas numa institucionalidade tradicional, reverte a seu favor os benefícios das políticas públicas para o setor rural expresso no volume de crédito acessado por esses agentes. Paralelamente ao padrão usual, verifica-se a existência das estruturas camponesas com racionalidade oposta à patronal e trajetória tecnológica distinta, participa com representatividade do valor da produção rural, empregando maior volume de mão-de-obra e utilização mais eficiente dos recursos a seu dispor. As trajetórias tecnológicas camponesas, respaldadas pelo paradigma agroflorestal, representam na Região Tocantina uma alternativa ao desenvolvimento sustentável para a região e dessa maneira, objeto e desafio na formulação de políticas públicas para o setor rural. Assim, o desenvolvimento com equidade social, equilíbrio ecológico e eficiência econômica na Região Tocantina, passaria necessariamente pelo incentivo aos procedimentos tecnológicos das trajetórias camponesas e por mudanças na base institucional que legitima o atual modelo.

Caracterização das propriedades de fluxo da lama vermelha para fins de dimensionamento de silos: aplicação para tremonhas cônicas

Um dos fatores que afetam o fluxo de produtos sólidos em silos é o teor de umidade, o qual se destaca por favorecer a formação de arcos coesivos. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho focou a determinação das propriedades de fluxo do produto lama vermelha e sua classificação quanto à sua escoabilidade em função da variação do teor de umidade. Tendo os teores de umidade influência no escoamento em tremonhas cônicas revestidas de chapas metálicas lisas e UHMW (Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular). Nesse intuito se utilizou o aparelho de cisalhamento direto “Jenike Shear Cell”, juntamente com três superfícies (acrílico, metálica e de UHMW) de parede. Para determinar o fator de fluxo da tremonha e o ângulo de inclinação com a horizontal, recorreu-se a metodologia gráfica proposta por Jenike para fluxo mássico. E na determinação do diâmetro mínimo da moega, aplicaram-se as equações propostas por Jenike e Enstad. Verificou-se que a lama vermelha é coesiva e possui fluxo do tipo difícil, com pouca variação para os teores de umidades estudados. A rugosidade das paredes testadas teve uma suave influência na inclinação da tremonha. Enquanto os resultados do diâmetro da moega sofreram variação em relação aos níveis de umidade analisados para a lama vermelha. A partir das observações feitas para o escoamento no silo modelo de acrílico se verificou que a medida que se eleva o teor de umidade mais difícil se torna o fluxo do produto lama vermelha.

Dimensionamento de armaduras longitudinais sujeitas à fadiga em vigas de pontes ferroviárias de concreto armado

As pontes ferroviárias de concreto armado estão sujeitas às ações dinâmicas variáveis devido ao tráfego de veículos. Estas ações podem resultar no fenômeno de fadiga do aço e do concreto dessas estruturas. No dimensionamento de estruturas de concreto armado sujeitas à carregamento cíclico, de modo geral, a fadiga é considerada simplificadamente, por meio de um coeficiente kf, denominado coeficiente de fadiga. Esse coeficiente majora a área de aço inicialmente calculada para atender ao Estado Limite Último (ELU), com a finalidade de limitar, em serviço, as variações de tensões no aço de modo a garantir uma vida útil de no mínimo 2.000.000 de ciclos. O presente trabalho apresenta melhorias nas hipóteses utilizadas pelo coeficiente de fadiga kf, permitindo o dimensionamento de armaduras longitudinais sujeitas à fadiga, para números de ciclos superiores a 2 milhões, que é o valor proposto pelo EB-3/67, e também de forma a atender a vida útil à fadiga especificada em projeto. Neste caso, foi necessário propor um método simplificado para a estimativa do número de ciclos operacionais, apartir de um ciclo padrão obtido pela máxima variação de momentos fletores provocados pelo tremtipo carregado. O estudo foi desenvolvido tomando-se como protótipo um viaduto ferroviário isostático em concreto armado da Estrada de Ferro Carajás (EFC). Os trens-tipo utilizados foram os quais operam atualmente na EFC, que correspondem ao trem de minério Carregado e Descarregado. Para determinação dos esforços solicitantes na estrutura foi elaborado um modelo numérico no programa SAP 2000. A vida útil à fadiga das armaduras longitudinais foram determinadas apartir da regra de dano de Miner e das curvas S-N da NBR 6118. A metodologia proposta neste trabalho permitiu o dimensionamento nas armaduras longitudinais à fadiga satisfatoriamente em relação à vida útil especificada no projeto, sendo que as vidas úteis que tiveram maior divergência em relação ao valor estipulado foram as de 300 e 400 anos.

Mapeamento das fundações mais usadas na cidade de Belém-PA: aspectos gerais e proposta preliminar de mapeamento de soluções utilizadas em casos recentes

Realiza o levantamento dos vários tipos de fundações mais comumente utilizadas na construção civil, nas últimas décadas na cidade de Belém PA, definindo suas propriedades, peculiaridades, aspectos técnicos de seu dimensionamento, capacidade de carga e processo executivo. Identifica o tipo de solo, em que estão assentes, com respectivos perfil e características geotécnicas e efetua o mapeamento da cidade por regiões, de acordo com perfil geológico; tipo de fundação; profundidade de assentamento; processo executivo; e custo relativo. O trabalho é dividido em quatro etapas: a primeira correspondente à pesquisa bibliográfica a respeito do estudo das fundações, abrangendo desenvolvimento histórico das fundações e mecânica dos solos, no mundo, Brasil e Belém; pesquisa geotécnica e características do solo de Belém e; estudo dos Sistemas de Informações Geográficas SIG,; a segunda envolvendo levantamento técnico junto as empresas construtoras e firmas de projetos locais, para catalogação e formação de um banco de dados acerca das fundações praticadas na cidade; a terceira relativa a ordenação e análise técnica dos dados coletados e a quarta, consiste na redação do texto final e na elaboração de mapas da cidade, baseados em Sistema de Informação Geográfica - SIG, em escala 1:10.000, concernentes ao tipo de fundação; o perfil geotécnico do terreno; o tipo de solo e processo executivo; profundidade provável para a fundação e, o custo relativo da fundação em relação ao total da obra.

Planejamento de redes de comunicação sem fio para ambiente indoor considerando os efeitos da polarização das antenas: abordagem baseada em medições

Uma das principais aplicações de ondas eletromagnéticas, na atualidade, na área de telecomunicações trata dos enlaces em sistemas móveis sem fio. Sejam estes terrestres (indoor/outdoor) ou via satélites, o projetista do sistema de telecomunicações tem que ser capaz de determinar os sistemas irradiantes, as potências envolvidas, a frequência de operação do sistema, a área de cobertura e os parâmetros de qualidade do serviço. O planejamento das novas redes de comunicações sem fio representa um grande desafio ao incluir serviços cada vez mais avançados com diferentes requisitos de qualidade, suporte a mobilidade, altas taxas de transmissão e capacidades elevadas de tráfego. Os diversos ambientes nos quais essas redes operam, os fenômenos associados produzem diversos efeitos no comportamento do sinal recebido e, consequentemente, uma variação no desempenho do enlace de comunicação entre os pontos de acesso, a rede e os usuários. Por conseguinte, esses efeitos devem ser avaliados corretamente, de tal forma que o dimensionamento da rede atenda aos requisitos de qualidade regulamentados. O presente trabalho objetiva estabelecer uma metodologia para o planejamento de redes de comunicação sem fio para ambientes indoor, considerando os parâmetros de qualidade de serviços e os efeitos da polarização das antenas. Foi proposto um modelo empírico para determinar a área de cobertura desse ambiente a partir de uma abordagem baseada em medições. Como resultado de campanhas de medições, foram identificados os principais parâmetros que interferem nas perdas no enlace de propagação, destacando-se os materiais envolvidos no ambiente bem como os efeitos da polarização das antenas transmissora, entre outros. Tais efeitos, avaliados corretamente, permitirão ao projetista da rede, de uma forma crítica e com base em dados obtidos em campo, definir a melhor configuração de parâmetros e critérios de projeto para a implantação de uma rede móvel de acesso sem fio. As medições para determinação dos parâmetros de cobertura e de qualidade de serviços foram realizadas no prédio do Laboratório de Engenharia Elétrica e de Computação e no prédio de aulas do Instituto de Tecnologia da Universidade Federal do Pará. Nas campanhas de medição foram utilizadas algumas frequências, escolhidas devido à importância dos serviços disponibilizados: 2,4 GHz - redes locais sem fio (WLAN’s); 3,5 GHz - Wimax licenciado; 5,85 GHz - Wimax livre e 10 GHz (a faixa de 9,8 a 10 GHz não está ainda regulamentada, de 10 - 10,15 GHz-radioamador (Resolução Anatel, Nº 452/2006 - D.O.U. de 20.12.2006) ou serviços de comunicações multimídias (SCM) para sistemas em banda larga). Os principais resultados obtidos com o modelo proposto foram avaliados e comparados com os principais modelos da literatura e mostraram que a metodologia adotada para o planejamento de redes de comunicação sem fio em ambientes indoor teve um bom desempenho.

Análise espacial das mudanças na cobertura e uso da terra em Santarém e Belterra, Pará, Brasil

Através de um estudo de caso, este trabalho testa como a delimitação da área de estudo pode influenciar o resultado de análises multiescalares em processos espaciais de mudanças na cobertura e uso da terra na Amazônia. Partindo dos limites dos municípios de Santarém e Belterra no Oeste do Estado do Pará, foram definidos três níveis de análise. O primeiro nível abrange uma região retangular arbitrariamente definida e denominada sub-região de Santarém. O segundo nível, uma parte do primeiro, corresponde a uma área de ocupação consolidada, definida pelo limite do entorno de lotes estabelecidos pelo INCRA na década de 1970. O terceiro nível corresponde às zonas de influência de quatro eixos viários inseridos na área de ocupação consolidada e subdivididos em sub-áreas norte e sul, num total de oito sub-áreas do segundo nível de delimitação. Para cada nível de análise, foram calculadas métricas de paisagem sobre mapeamentos temáticos de cobertura e uso das terras para os anos de 1986, 1997 e 2005, analisados conjuntamente com entrevistas feitas em campo. Os resultados mostram que as peculiaridades da dinâmica de ocupação em cada nível permitem melhor identificar padrões e processos revelados pela estrutura da paisagem. Em particular, nota-se a continuidade da fragmentação da floresta e o avanço da agricultura intensiva em diferentes taxas nas distintas porções da área de estudo. Os resultados obtidos para os três níveis de análise são complementares, possibilitando uma compreensão mais abrangente das mudanças de cobertura e uso da terra e de seus fatores condicionantes.

O aproveitamento de água de chuva para fins não potáveis na cidade universitária professor José da Silveira Netto - Belém/PA

A Amazônia brasileira detém cerca de 69% da água doce disponível no Brasil, quantidade que acaba criando a ilusão de que não falta e nem faltará água na região, assim, a grande oferta deste recurso se torna um problema quando se trata da Gestão e Planejamento dos Recursos Hídricos na Amazônia, em função do uso perdulário e a falta de conservação dos mananciais, agravado pelo lançamento de resíduos líquidos sem tratamento. Falar em programas de conservação de água na Amazônia algumas décadas atrás e ainda hoje, com menor intensidade, é de certa forma estranha, devido à grande quantidade de água disponível e a cultura da abundância. Porém, com as mudanças climáticas, ssociada à crise da água no século XXI e o crescimento da consciência ambiental, surgiu um novo paradigma para o uso da água. Assim, a presente pesquisa busca discutir a importância do aproveitamento de água de chuva para fins não potáveis, visto o potencial de aproveitamento, ao longo de todo ano, devido o alto índice pluviométrico presente na região amazônica, variando, em média, de 119,6mm no mês de novembro a 441,6mm no mês de março. Foi verificado o potencial de aproveitamento de água da chuva, a partir das áreas dos telhados de alguns prédios, localizados na Universidade Federal do Pará – UFPA, Campus Guamá, também conhecido como Cidade Universitária Professor José da Silveira Netto. Os métodos utilizados para o dimensionamento do reservatório foram os de Rippl e o Interativo, sendo a verificação da viabilidade econômica feita através dos métodos do Valor Presente Líquido - VPL e payback descontado. Como resultado, obteve-se através do método de Rippl um volume superior a 1000 m³, enquanto que, pelo método interativo foi de no máximo 75 m³. A viabilidade econômica apresentou-se fragilizada em função do tempo de retorno ser superior a vida útil do sistema de aproveitamento de água de chuva.

A Interferência da mineração industrial na estabilidade de assentamentos rurais: o caso de Parauapebas

No sudeste paraense houve o encontro de duas frentes de expansão de duas formas de valorização dos recursos naturais, a produção camponesa e a extração mineral de grande escala, especialmente a partir da década de 1970, quando passaram a sofrer pressões e influências recíprocas. A dissertação analisa o papel exercido pelas atividades mineradoras sobre a estabilidade da produção camponesa em três assentamentos localizados no município paraense de, Brasil. A dissertação aponta que as dinâmicas decorrentes da instalação de grandes empreendimentos mineiros contribuíram para alterações na produção nos assentamentos. Entre as mudanças observadas houve a valorização da terra e a saída de filhos de assentados dos lotes em direção às cidades, o que debilitou a força de trabalho que sustenta a produção familiar. Houve pressão pela qualidade dos assentamentos, devido à demanda urbana crescente, ao mesmo tempo em que contribuiu para alterações em nível espacial e social no assentamento. A dissertação conclui indicando que, da interação com a mineração, surgem dinâmicas contrditórias no que concerne à estabilidade da produção camponesa nos assentamentos rurais estudados.

Flow-batch analyser for preparation of calibration standard mixtures in simultaneous multicomponent spectrometric analysis

ABSTRACT: The application of multivariate calibration techniques to multicomponent analysis by UV-VIS molecular absorption spectrometry is a powerful tool for simultaneous determination of several chemical species. However, when this methodology is accomplished manually, it is slow and laborious, consumes high amounts of reagents and samples, is susceptible to contaminations and presents a high operational cost. To overcome these drawbacks, a flow-batch analyser is proposed in this work. This analyser was developed for automatic preparation of standard calibration and test (or validation) mixtures. It was applied to the simultaneous determination of Cu²⁺, Mn²⁺ and Zn²⁺ in polyvitaminic and polymineral pharmaceutical formulations, using 4-(2-piridilazo) resorcinol as reagent and a UV-VIS spectrophotometer with a photodiode array detector. The results obtained with the proposed system are in good agreement with those obtained by flame atomic absorption spectrometry, which was employed as reference method. With the proposed analyser, the preparation of calibration and test mixtures can be accomplished about four hours, while the manual procedure requires at least two days. Moreover, it consumes smaller amounts of reagents and samples than the manual procedure. After the preparation of calibration and test mixtures, 60 samples^-1 can be carried out with the proposed flow-batch analyser.

A semente da colonização: um estudo sobre a Colônia Agrícola Benevides (Pará, 1870-1889)

Este estudo procura compreender o processo de colonização agrícola no Pará nas ultimas décadas do Império, tendo como referência o Núcleo Benevides. Procuramos analisar não apenas os interesses, como também às formas de ocupação, os critérios de escolhas dessas áreas, os tipos de plantio, sementes, tamanho dos terrenos, as exigências para distribuição dos lotes e permanência nas áreas de colonização, mas também o posicionamento dos colonos frente a essas questões, uma vez que entendemos que o aspecto tomado pelo núcleo agrícola reflete a relação da legislação e das medidas pensadas para administrar esse espaço, mas igualmente o modo de vida adotado pelos colonos.

Projeto multicritério de filtros harmônicos passivos para instalações industriais utilizando técnicas de inteligência computacional

Devido ao auge do crescimento industrial na Região Norte e, em especial, o Pólo Industrial de Manaus (PIM), são necessários obter ferramentas matemáticas que facilitem ao especialista tomar decisões sobre a seleção e dimensionamento dos filtros harmônicos que proporcionam neutralizar os efeitos prejudiciais dos harmônicos gerados pelas cargas não lineares da indústria e alcançar conformidade com os padrões das normas de qualidade de energia correspondentes. Além disso, como os filtros harmônicos passivos têm a capacidade de gerar potência reativa à rede, estes meios são eficazes compensadores de potência reativa e, portanto, podem conseguir uma economia significativa no faturamento de energia elétrica consumida por essas instalações industriais. Esta tese tem como objetivo geral desenvolver um método matemático e uma ferramenta computacional para a seleção da configuração e parâmetros do projeto de um conjunto de filtros harmônicos passivos para sistemas elétricos industriais. Nesta ótica, o problema de otimização da compensação de harmônicos por meio de filtros passivos foi formulado como um problema multiobjetivo que considera tanto os objetivos da redução da distorção harmônica como da efetividade econômica do projeto considerando as características das tarifas brasileiras. Todavia, a formulação apresentada considera as restrições relevantes impostas pelas normas brasileiras e estrangeiras. A solução computacional para este problema foi conseguida, usando o algoritmo genético NSGA-II que determina um conjunto de soluções ótimas de Pareto (Fronteira) que permitem ao projetista escolher as soluções mais adequadas para o problema. Por conseguinte, a ferramenta computacional desenvolvida tem várias novidades como: não só calcula os parâmetros que caracterizam os filtros, como também seleciona o tipo de configuração e o número de ramos do filtro em cada barra candidata de acordo com um conjunto de configurações pré-estabelecidas; têm implementada duas normas para a avaliação das restrições de qualidade de energia (Prodist-Módulo 8 e IEEE 519-92) que podem ser selecionadas pelo usuário; determina soluções com bons indicadores de desempenho para vários cenários característicos e não característicos do sistema que permitem a representação das as variações diárias da carga; das variações dos parâmetros do sistema e dos filtros; avalia o custo das contas de energia numa rede elétrica industrial que tem diferentes condições de operação (cenários característicos); e avalia o efeito econômico de filtros de harmônicos como compensadores de potência reativa. Para desenvolver a ferramenta computacional adequada desta tese, foi empregado um modelo trifásico em coordenadas de fase para redes de energia elétrica industriais e de serviços onde foram feitos vários programas utilizando várias ferramentas computacionais adicionais. Estas ferramentas compreendem um programa de varredura de freqüência, um programa do fluxo de harmônicos por injeção de correntes e um programa de fluxo de potência à freqüência fundamental. Os resultados positivos desta tese, a partir da análise de vários exemplos práticos, mostram as vantagens do método desenvolvido.

Metodologia de planejamento para inserção de geradores fotovoltaicos em redes elétricas isoladas e supridas por geradores a diesel

Fontes renováveis de energia baseadas na geração fotovoltaica (GFV) são alternativas energéticas promissoras para a complementação da geração elétrica convencional e centralizada, como usinas térmicas a diesel que suprem potência para redes elétricas isoladas em cidades e localidades remotas na Amazônia. A alocação e o dimensionamento de geradores para aplicação como geração distribuída (GD) é um problema desafiador, com implicações técnicas e econômicas, relacionadas ao planejamento, projeto e operação da rede e, particularmente, a GFV em função das condições ambientais, principalmente radiação solar e temperatura ambiente. Esta tese apresenta uma metodologia analítica para alocar e dimensionar a potência ativa de unidades de geração fotovoltaica, composta pelo gerador FV integrado ao inversor CC/CA (GDFV) para integração, de forma concentrada ou dispersa em redes isoladas de média tensão, e contempla o atendimento de múltiplos objetivos, melhoria do perfil de tensão da rede, redução das perdas ativas e redução da participação da geração a diesel, proporcionando redução no consumo de óleo diesel e, consequentemente, redução da poluição ambiental. A solução global do método proposto constitui um compromisso em relação a esses objetivos, apresentando ponderações diferenciadas para os mesmos, de acordo com prioridades estabelecidas no planejamento do sistema elétrico sob estudo. Para validação da metodologia proposta, foram modeladas e simuladas as redes de 33 e 69 barras do IEEE e um sistema elétrico isolado, cuja usina térmica a diesel supre alimentação para a cidade de Aveiro-PA, Região Amazônica, obtendo-se como resultados dessas simulações melhoria significativa no perfil de tensão, redução nas perdas ativas e na potência de geração a diesel, de acordo com indicadores técnicos que permitem a avaliação quantitativa da integração da GDFV na rede elétrica.

Avaliação da diversidade de insetos hematófagos da subordem Nematocera e de vertebrados silvestres: transmissão de arbovírus na área de influência do Projeto Salobo, Carajás, Pará

Com o objetivo de avaliar a diversidade de insetos hematófagos e de vertebrados silvestres, bem como, a fauna de arbovírus circulante antes das ações de exploração mineral na jazida polimetálica do Salobo, Província Mineral de Carajás, Pará, Brasil, no período de dezembro de 2005 a junho de 2007, um estudo longitudinal foi realizado (sete viagens) sendo capturados e identificados insetos hematófagos (famílias Ceratopogonidae, Culicidae, Psychodidae e Simulidae) capturados em armadilhas luminosas CDC e Shannon, e atração humana; e também foram capturados e identificados vertebrados silvestres das classes das aves (redes de nylon), dos mamíferos e dos répteis (armadilhas Shermann e Tommahwak); foi feita pesquisa e determinação da prevalência de anticorpos nos soros e/ou plasmas desses vertebrados contra arbovírus e tentativas de isolamento viral. Foram capturados 44.795 (1.220 lotes) insetos hematófagos, sendo a família Psychodidae a mais prevalente. As espécies mais abundantes de culicídeos foram Haemagogus leucocelaenus e Haemagogus janthinomys. Foram também capturados 1.288 vertebrados silvestres, e os roedores Proechimys guyannensis e Oryzomys capito, e as aves Turdus albicollis e Phlegopsis nigromaculata foram as espécies mais prevalentes. Foram isoladas em camundongos recém-nascidos, três cepas do Virus Tucunduba, obtidas a partir de lotes de Anopheles (Nys.) species, Culex coronator e Wyeomyia species; foram detectados anticorpos para os seguintes arbovírus: encefalite Saint Louis (VSLE), Ilhéus, encefalite eqüina Oeste, Cacipacoré, Icoaraci, Rocio, Bussuquara e Mucambo, sendo a maior prevalência de anticorpos obtida para o VSLE.

Influência da variação da razão de alimentação ar/serragem de um combustor ciclônico na composição dos seus produtos gasosos

Neste trabalho foi feito uma análise da combustão em um combustor ciclônico através de medidas experimentais da temperatura e concentração de gases na parede interna da câmara de combustão. Com o objetivo de encontrar parâmetros operacionais adequados para o projeto proposto, a alimentação de ar e serragem do combustor foi variada em razões de equivalência pobres (com excesso de ar) enquanto os dados experimentais eram computados. Os perfis encontrados foram confrontados com a teoria da combustão de sólidos e com os campos de temperatura e concentração de gases encontrados numericamente por Cunha (2005) através do software Fluent V.6.0. Nesta comparação foi possível encontrar boas concordâncias qualitativas entre as temperaturas medida e calculada, porém houve diferenças no quesito concentração de gases. Foi possível também identificar a razão de equivalência mínima para que o combustor ciclônico tivesse em seus produtos gasosos baixos teores de poluentes, como CO. Além disso, ao final deste trabalho foi proposta uma metodologia para o dimensionamento de combustores ciclônicos de acordo com a faixa de consumo de particulado que se deseja incinerar.