Desenvolvimento de um sistema de ensaio de módulos fotovoltaicos

Com a progressiva disseminação de sistemas fotovoltaicos nos últimos anos tornouse cada vez mais importante a correta caracterização dos módulos fotovoltaicos. A partir da análise da curva corrente versus tensão são obtidas as principais características elétricas de um módulo fotovoltaico, especialmente a potência máxima que o módulo é capaz de fornecer a uma determinada carga. Nesta dissertação é descrito o desenvolvimento de um sistema de ensaios e apresentada uma metodologia para a determinação de curvas características 1-V de módulos fotovoltaicos sob iluminação natural. Sempre observando as normas nacionais e internacionais que regulam ensaios de dispositivos fotovoltaicos, foram estudadas as grandezas necessárias para o levantamento das curvas e qual a instrumentação mais adequada em função das disponibilidades do Laboratório de Energia Solar da UFRGS. o sistema de medidas foi montado e posto em operação. Para o funcionamento automatizado deste sistema foi desenvolvido e implantado um software específico de aquisição de dados e controle. Com o sistema desenvolvido foi levantada a curva I-V de um módulo padrão, previamente calibrado no Instituto de Energías Renovables do Centro de Investigaciones Energéticas y Medioambientales de Madrid, Espanha, e comparados os resultados, os quais mostraram ótima concordância. Através de uma análise das incertezasassociadas ao experimento é demonstradaa adequaçãodo métodoe do instrumentalutilizado.

Mapas de complementaridade dos potenciais solar e eólico no estado do Rio Grande do Sul

A energia solar e a energia eólica são fontes de energias renováveis com potencial inesgotável e que não liberam contaminantes ao meio ambiente. O uso destas energias em conjunto, explorando a sua complementaridade, pode viabilizar economicamente e permitir um uso confiável deste sistema, denominado sistema híbrido fotovoltaico-eólico, podendo ser um sistema autônomo de geração de energia elétrica. Dependendo das aplicações, o sistema híbrido fotovoltaico-eólico pode apresentar vantagens em comparação ao sistema que utiliza somente uma das fontes de energia solar ou eólica, dito singelo. A elaboração de mapas de complementaridade dos potenciais solar e eólico no Estado do Rio Grande do Sul, permitiria um melhor aproveitamento de sistemas híbridos fotovoltaico-eólico neste Estado do Brasil. O uso desses mapas é de grande valia para a identificação de potenciais locais geográficos para o emprego de sistemas híbridos fotovoltaico-eólico no Estado do Rio Grande do Sul. Através de uma pesquisa dos dados existentes e dos métodos utilizados para estimar a radiação solar e a velocidade dos ventos, obtiveram-se valores das médias trimestrais correspondentes às quatro estações do ano (verão, outono, inverno e primavera) e a média anual, que possibilitaram a elaboração dos mapas de complementaridade dos potenciais solar e eólico para serem utilizados em sistemas híbridos fotovoltaico-eólico no Estado do Rio Grande do Sul para estes períodos. A metodologia utilizada para a obtenção dos dados de mapas da velocidade dos ventos a 10 metros de altura no Estado do Rio Grande do Sul fez uso de um programa de leitura de mapas de velocidade do vento a 50 metros de altura e de rugosidade e, após foi feita a correção para obtenção da velocidade do vento a 10 metros de altura. Os dados referentes à radiação solar horizontal também sofreram uma correção da inclinação, para a obtenção da radiação incidente em uma superfície inclinada, de forma a obter-se o melhor rendimento do módulo fotovoltaico. A conclusão obtida é que existem regiões no Estado do Rio Grande do Sul que apresentam um potencial energético fotovoltaico-eólico que viabilizariam o uso dos sistemas híbridos fotovoltaico-eólico, possibilitando uma opção a mais para o uso de energias alternativas.

Comparação do desempenho de duas bombas acopladas diretamente a geradores fotovoltaicos

No Brasil, assim como em outros países que recebem abundantes quantidades de radiação solar durante todo o ano, há um grande potencial para os sistemas que usam a tecnologia fotovoltaica para promover o bombeamento de água. Entretanto, a escolha dos conjuntos de motores e bombas mais adequados para cada situação passa pela análise do desempenho dos sistemas de bombeamento. Portanto, devem ser analisadas tanto as melhores configurações de geradores fotovoltaicos destinados a operar os conjuntos formados pelos motores e bombas, quanto às eficiências das bombas e da conversão fotovoltaica. Nesse trabalho são apresentadas medidas e comparações do desempenho de dois sistemas de bombeamento diretamente acoplados a geradores fotovoltaicos. Para tanto, foi construída uma bancada destinada a realizar uma série de experimentos. Um dos sistemas usou uma bomba centrífuga acoplada a um gerador fotovoltaico formado por três módulos fotovoltaicos. O outro, utilizou uma bomba volumétrica de diafragma acoplada a um único módulo fotovoltaico. Os experimentos foram conduzidos em duas etapas distintas. A primeira foi feita com os motores acoplados a uma fonte de potência em corrente contínua e serviu para a determinação das curvas de desempenho de cada uma das bombas, das curvas dos sistemas, assim como das curvas de corrente (I) e de tensão (V) de cada um dos motores que acionavam as bombas. A segunda foi realizada com os sistemas acoplados diretamente aos geradores fotovoltaicos. A determinação da configuração dos geradores fotovoltaicos destinados a acionar os diferentes sistemas de bombeamento em análise nesse trabalho foi feita por meio da sobreposição das curvas de corrente e tensão dos motores e dos módulos fotovoltaicos. A parte experimental, estando os sistemas acoplados aos geradores, constou de medidas realizadas em intervalos de tempo de cinco segundos, para cada bomba e em várias alturas, das seguintes variáveis: temperatura ambiente, irradiância, temperatura dos módulos, corrente e tensão do motor, rotação do motor, temperatura da água, diferencial de pressão entre entrada e saída da bomba e vazão. As diversas alturas foram simuladas por meio da abertura e/ou fechamento de uma válvula de controle de vazão colocada na extremidade tubulação de descarga, operada manualmente. Os procedimentos adotados nessa dissertação permitiram caracterizar os sistemas de bombeamento propostos, assim como determinar quais os arranjos mais adequados para operar cada sistema. Verificou-se que o melhor arranjo para operar o conjunto motor e bomba centrífuga foi aquele formado por três módulos fotovoltaicos ligados em paralelo, enquanto que a melhor opção para operar o conjunto motor e bomba de diafragma foi com somente um módulo fotovoltaico. De posse dos dados medidos foi possível determinar as eficiências: instantâneas, máximas instantâneas e diárias da conversão fotovoltaica assim como dos conjuntos motores e bombas, em diferentes alturas. Relativamente à conversão fotovoltaica, verificou-se que o conjunto motor e bomba centrífuga operou com eficiência instantânea máxima de 5,74% e eficiência diária de 4,70%, enquanto que o conjunto motor e bomba volumétrica de diafragma operou com eficiência instantânea máxima de 7,66% e eficiência diária de 5,82%. Relativamente à eficiência dos conjuntos motores e bombas, verificou-se que o conjunto motor e bomba centrífuga operou com eficiência instantânea máxima de 19,19% e eficiência diária de 16,79%, enquanto que o conjunto motor e bomba volumétrica de diafragma operou com eficiência instantânea máxima de 38,88% e eficiência diária de 34,30%. Verificou-se ainda que a altura foi determinante na eficiência do conjunto motor e bomba centrífuga e pouco influenciou na eficiência do conjunto motor e bomba de diafragma. Além dessas, outras considerações sobre o comportamento dos sistemas de bombeamento ao longo de um dia também foram ser registrados, tais como: limiares de irradiância para início e final de vazão, correntes de pico ou de arranque dos motores e correntes de início de vazão ou escoamento.

Módulo experimental para determinação da octanagem de combústiveis

Este trabalho tem como objetivo principal demonstrar uma nova metodologia que utilizará um motor automotivo adaptado a um módulo experimental onde será possível realizar-se medições da intensidade de detonação, e a partir desses valores determinar a octanagem dos combustíveis ensaiados, sendo este um método que oferece uma nova alternativa de baixo custo se comparado aos métodos tradicionais que utilizam motores CFR (Co-operative Fuel Research) fabricados pela Waukesha para determinação da octanagem dos combustíveis. O módulo experimental é composto por um motor automotivo acoplado a um freio eletromagnético e por sensores instalados em pontos estratégicos do motor que informam, em tempo real, os valores dos parâmetros de funcionamento do mesmo. A octanagem, para ser medida, a exemplo do que ocorre nos motores CFR, depende da ocorrência de detonação que é provocada durante a realização dos ensaios para que o valor de sua intensidade e o valor dos demais parâmetros de funcionamento do motor neste instante possam ser registrados. Para que pudesse ocorrer detonação em baixa rotação fez-se necessário à alteração do volume da câmera de combustão do motor utilizado, a fim de aumentar sua taxa de compressão e favorecer o aparecimento do fenômeno Durante a realização dos ensaios, no módulo experimental, utilizaram-se dois computadores para monitorar os parâmetros de funcionamento do motor e armazenar as informações adquiridas a partir da placa de aquisição de dados que transforma os sinais analógicos dos sensores em informações digitais, as quais serão utilizadas nos cálculos e na construção de gráficos para análise dos resultados do experimento. Após realizar-se os ensaios utilizando-se combustíveis de referência com diferentes valores de octanagem, foi possível determinar a exatidão dos resultados obtidos pelo método proposto comparando-os com os valores obtidos no motor CFR, sendo que o módulo experimental permitiu medir os valores de octanagens com uma incerteza de ± 1,66 octanas em um intervalo de confiança de 95,45%.

Qualidade de vida em idosos desenvolvimento e aplicação do módulo WHOQOL-OLD e teste do desempenho do instrumento WHOQOL-BREF em uma população idosa brasileira

Introdução: A presente dissertação de mestrado tem como foco a investigação de qualidade de vida em idosos. Não somente à expectativa de vida e à morbi-mortalidade, o interesse científico tem-se voltado a conferir qualidade aos anos de vida de uma população de idosos crescente em países desenvolvidos e em desenvolvimento. A definição do construto qualidade de vida não desfruta de consenso até o momento. Entretanto, é consensual que a população de idosos apresenta particularidades que, por conseguinte, se refletem na conceituação de qualidade de vida e na determinação de quais fatores contribuem para sua composição. Entretanto, diversos instrumentos utilizados em estudos de qualidade de vida em idosos não abrangem tais especificidades ou não apresentam propriedades psicométricas adequadamente testadas para esta população. Objetivos: Os objetivos principais desta dissertação são dois. Primeiramente, desenvolver a versão em português do módulo de aferição de qualidade de vida em idosos da Organização Mundial de Saúde WHOQOL-OLD e descrever suas propriedades psicométricas em uma amostra de idosos brasileiros. Em segundo lugar, realizar a testagem do desempenho psicométrico do instrumento genérico de avaliação de qualidade de vida WHOQOL-BREF, originalmente gerado em uma população de adultos não-idosos e crescentemente utilizado em investigações geriátricas. Método: 424 sujeitos com idade igual ou superior a 60 anos foram entrevistados, completando uma ficha de dados sócio-demográficos, os instrumentos WHOQOL-BREF, Inventário de Depressão de Beck (BDI), Escala de Desesperança de Beck (BHS) e o módulo WHOQOL-OLD. A uma subamostra de 51 sujeitos foi aplicado o Módulo WHOQOL-OLD após duas semanas. Resultados: A amostra foi constituída predominantemente de mulheres (64,2%), de sujeitos vivendo na comunidade (84,4%) e de sujeitos que se consideram saudáveis (67,5%). O Módulo WHOQOL-OLD é composto por seis facetas e 24 itens, gerando escores em cada uma das facetas e um escore geral (overall). Os coeficientes de Cronbach indicam que todas as facetas e o conjunto de itens apresentam fidedignidade satisfatória, variando de 0,710 (faceta autonomia) a 0,885 (overall). As seis facetas e o escore overall mostram-se capazes de discriminar os idosos com diferentes níveis de depressão, bem como os que se percebem saudáveis daqueles que se percebem doentes. A validade concorrente, aferida através da correlação dos escores com os de sintomatologia depressiva e de desesperança, apresenta significância estatística. A comparação das médias dos escores do teste e reteste não indica diferenças, atestando a estabilidade do instrumento. Em relação ao desempenho do instrumento WHOQOL-BREF, todos seus quatro domínios demonstraram-se capazes de discriminar níveis de sintomas depressivos e de desesperança, bem como diferentes percepções de estado de saúde. Os coeficientes de correlação entre os domínios e os escores do BDI e BHS apresentaram significância estatística. Os coeficientes de fidedignidade de Cronbach assumem valores que variam de 0,614 (domínio relações sociais) a 0,925(conjunto de 26 itens). Em relação à validade de critério, O domínio Relações Sociais não apresentou significância estatística no modelo proposto de regressão linear múltipla (p=0,061). Os domínios físico, psicológico e de meio-ambiente explicam 64,7% da variância do escore global, constituído por dois itens de qualidade de vida geral.Conclusão: O módulo WHOQOL-OLD representa uma ferramenta adicional aos questionários genéricos de qualidade de vida WHOQOL-100 ou WHOQOL-BREF como uma alternativa útil na investigação de qualidade de vida de idosos, abrangendo aspectos relevantes e não abordados nos instrumentos desenhados originalmente para populações não-idosas. A testagem do desempenho psicométrico do instrumento WHOQOL-BREF demonstrou que este apresenta consistência interna, validade concorrente, validade discriminante e validade de critério satisfatórias em uma amostra de idosos brasileiros. Seus itens foram analisados previamente em grupos focais, em relação ao conteúdo e fraseamento, tendo sido considerados pelos idosos como relevantes para a aferição de qualidade de vida e de fácil entendimento. Assim sendo, o WHOQOL-BREF apresenta características que o colocam como um instrumento genérico de aferição de qualidade de vida com adequado desempenho psicométrico testado em idosos.

A concepção do campo organizacional sustentável sob a ótica da complexidade : uma análise do módulo I do Programa Pró-Guaíba

O presente estudo visa, a partir de uma noção dos componentes da sustentabilidade, aliada ao paradigma moriniano da complexidade e dos pressupostos da teoria neoinstitucional, analisar o papel do Programa Pró-Guaíba na estruturação de um campo organizacional sustentável. Para isso, buscou-se na análise do conteúdo de evidências empíricas, obtidas em fontes de dados primárias (entrevistas em profundidade) e secundárias (pesquisa documental), elementos que propiciassem uma melhor compreensão dos principais aspectos subjacentes a essa questão. Assim, o conceito de sustentabilidade proposto pelo Programa pôde ser melhor evidenciado possibilitando a sua avaliação, tanto no âmbito dos Subprogramas, como na análise do Programa como um todo. Da mesma forma, o arcabouço teórico adequado à compreensão do papel do Programa Pró-Guaíba na estruturação do campo organizacional foi desenvolvido propiciando, uma perspectiva complexificada dos processos institucionais, assim como, uma solução alternativa aos paradoxos da abordagem neoinstitucionalista. Assim, os aspectos que confirmam a estruturação do campo organizacional em decorrência das ações do Programa são evidenciados, contudo, não como um “fato dado como certo” como pressupõe alguns autores da análise neoinstitucional, mas como elementos que compõem um “campo organizacional ativo”, concebido dialogicamente a partir de interações que integram a unidade complexa Programa/campo/sustentabilidade a qual, por sua vez, institucionaliza/desinstitucionaliza recursiva e retroativamente os componentes do sistema por intermédio de processos complexos e dialógicos de adaptação e seleção, de forma a aumentar suas perspectivas de permanência e sobrevivência na ecoorganização mais ampla da qual faz parte.

Instalação fotovoltaica conectada à rede : estudo experimental para a otimização do fator de dimensionamento

Este trabalho apresenta a montagem de uma instalação fotovoltaica de 4,8 kWp conectada à rede elétrica e uma análise experimental do seu comportamento, com o propósito de otimizar o fator de dimensionamento. Para fins de análise comparativa a instalação foi dividida em três subsistemas com arranjos de potências diferentes, os quais possuem fatores de dimensionamentos de 0,65, 0,73 e 0,86 (razão entre a potência nominal do inversor e a potência do gerador fotovoltaico), respectivamente para os subsistemas 1, 2 e 3. Cada subsistema possui um arranjo formado por dois painéis que utilizam módulos de 100 Wp/24 V, com células de silício monocristalino. Estes arranjos alimentam, de forma independente, três inversores senoidais monofásicos comutados pela própria rede e com potência máxima na saída de 1100 W cada um, caracterizando desta forma uma planta modular. O sistema de aquisição de dados monitora sistematicamente a instalação a uma varredura por minuto, a fim de se obter um acompanhamento ao longo do tempo e poder caracterizá-la. São monitoradas as tensões elétricas de cada painel de módulos e as suas correspondentes correntes, as tensões elétricas e as correntes alternadas, as potências elétricas contínuas e alternadas, a irradiância no plano do gerador, as temperaturas do ar ambiente, de um módulo do gerador e dos inversores. A metodologia de análise desta instalação consiste no monitoramento, na caracterização e na quantificação das medidas adquiridas, com a finalidade de determinar correlações que possam predizer a potência injetada na rede bem como a determinação da performance energética para dias típicos ensolarados, parcialmente nublados e encobertos. A divisão da instalação em três subsistemas permitiu caracterizá-los quanto aos seus comportamentos energéticos, além de possibilitar a análise de arranjos superdimensionados, os quais fornecem uma potência superior a máxima na entrada dos inversores, originando desperdício de energia nos momentos de elevada irradiância. O método desenvolvido para determinar a energia perdida na entrada dos inversores possibilitou avaliar o quanto se perde mensalmente nos subsistemas 1 e 2, uma vez que as perdas de captura e de sistema aumentam quando o arranjo está superdimensionado e isto significa uma redução na produtividade. Com as correlações encontradas para cada subsistema e com a equação geral foi possível predizer o quanto de energia pode ser injetada na rede.

Avaliação do desempenho de LEDs na ativação de um compósito odontológico através de ensaios de sorção, solubilidade, nanodureza e módulo de elasticidade

O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho de quatro aparelhos fotopolimerizadores comerciais que utilizam LED como fonte de luz: Elipar Free Light 2 (E), Radii (R), L.E.Demetron I (D) e Single V (S) na polimerização do compósito Z250, na cor A3, por 20s, através dos ensaios de sorção, solubilidade, nanodureza e módulo de elasticidade. Um fotopolimerizador convencional de lâmpada halógena XL2500 (XL) foi utilizado como parâmetro de comparação. Para o ensaio de sorção e solubilidade foram confeccionados 5 corpos de prova com 15mm de diâmetro e 1mm de espessura para cada aparelho fotopolimerizador. Os ensaios foram realizados segundo a especificação da ISO 4049:2000 e os resultados mostraram que todos os grupos atenderam às exigências da norma que permite, no máximo, 40g/mm2 de sorção e 7,5g/mm2 de solubilidade. Para o ensaio de nanodureza e módulo de elasticidade foram confeccionados 5 corpos de prova cilíndricos com 6mm de diâmetro e 4mm de altura, para cada aparelho fotopolimerizador. A medição foi feita, em profundidade (1mm, 2mm e 3mm), no interior do corpo de prova, 24 h após a confecção dos mesmos. Os valores de nanodureza foram obtidos a partir da média de quatro endentações, realizadas em cada uma das três profundidades, de cada corpo de prova, com o equipamento Fischerscope HV, utilizando penetrador Berkovich com carga de 250mN. Os resultados obtidos foram submetidos à análise de variância e ao teste de Tukey para comparação entre os aparelhos, em cada profundidade (α=0,05) e comparação individual de cada aparelho nas diferentes profundidades (α=0,05). Na profundidade de 1mm todos os grupos apresentaram valores de nanodureza estatisticamente superiores à profundidade de 3mm. Para a profundidade de 1mm não houve diferença estatisticamente significativa entre os aparelhos. Para a profundidade de 2mm os aparelhos LED R, D e S foram superiores ao XL, e E não apresentou diferença estatisticamente significativa de D, S e XL. Para a profundidade de 3mm, não foi observada diferença estatisticamente significativa entre os LEDs, sendo R estatisticamente superior ao XL. Os valores do módulo de elasticidade não mostraram diferença entre os grupos na profundidade de 1mm e para as profundidades de 2 e 3mm, o XL apresentou valor estatisticamente inferior aos LEDs que não mostraram diferença entre si. Os resultados permitiram concluir que todos os aparelhos LED analisados mostraram um desempenho no mínimo semelhante, senão melhor do que a lâmpada halógena, considerando as propriedades de sorção, solubilidade, nanodureza e módulo de elasticidade desenvolvidas por eles no compósito Z250.

Influência da sucção no módulo de resiliência de solos típicos de subleito de pavimentos do Rio Grande do Sul

O presente trabalho apresenta as variações do módulo de resiliência de solos do subleito de pavimento submetidos à trajetórias de secagem e/ ou umedecimento e secagem e umedecimento simuladas em laboratório para quatro solos típicos de subleito de pavimentos do Estado do Rio Grande do Sul. As trajetórias de secagem e ou umedecimento reproduzem as variações de teor de umidade provocadas por alterações ambientais tais como precipitações pluviométricas, evaporação e outros que afetam significativamente os módulos de resiliência. Foram realizadas medidas de sucção “in situ” e determinado o módulo de resiliência nas pistas experimentais da Área de Testes e Pesquisas da UFRGS com a finalidade de comparar os resultados obtidos em laboratório com os de campo. Os resultados demonstraram que as variações ambientais induzem a um comportamento resiliente diferenciado e que o mecanismo desta alteração pode ser compreendido através da relação entre a sucção e o teor de umidade. Este estudo permitiu salientar a influência das condições ambientais nas variações de módulo de resiliência, estabelecendo o efeito da sucção na deformabilidade elástica e no comportamento de pavimentos, em especial no subleito. Estas variações de módulo de resiliência ocasionadas por alterações ambientais podem ser minimizadas através de um sistema de drenagem eficiente para a estrutura do pavimento.

Firmament : um módulo de injeção de falhas de comunicação para linux

A execução de testes é um passo essencial na adoção de novos protocolos de comunicação e sistemas distribuídos. A forma com que estes se comportam na presença de falhas, tão comuns em ambientes geograficamente distribuídos, deve ser conhecida e considerada. Testes sob condições de falha devem ser realizados e as implementações devem trabalhar dentro de sua especificação nestas condições, garantindo explicitamente o funcionamento dos seus mecanismos de detecção e recuperação de erros. Para a realização de tais testes, uma técnica poderosa é a injeção de falhas. Ferramentas de injeção de falhas permitem ao projetista ou engenheiro de testes medir a eficiência dos mecanismos de um sistema antes que o mesmo seja colocado em operação efetiva. Este trabalho apresenta o projeto, desenvolvimento e teste do injetor de falhas FIRMAMENT. Esta ferramenta executa, dentro do núcleo do sistema operacional, microprogramas, ou faultlets, sobre cada mensagem processada para a emulação de situações de falha de comunicação, utilizando uma abordagem de scripts. A ferramenta é implementada como um módulo de núcleo do sistema operacional Linux, tendo acesso total aos fluxos de entrada e saída de pacotes de forma limpa e não intrusiva, permitindo o teste de sistemas baseados nos protocolos IPv4 e IPv6. Seu desempenho é significativo, já que a ferramenta evita que os mecanismos de injeção de falhas sejam invocados nos fluxos que não sejam de interesse aos testes, bem como dispensa a cópia de dados dos pacotes de comunicação a serem inspecionados e manipulados. A aplicabilidade da ferramenta, dada pela sua facilidade de integração a um ambiente de produção, é conseqüência de sua disponibilidade como um módulo de núcleo, podendo ser carregada como um plugin em um núcleo não modificado. As instruções por FIRMAMENT suportadas lhe dão alto poder de expressão dos cenários de falhas. Estas instruções permitem a inspeção e seleção de mensagens de forma determinística ou estatística. Além disso, fornecem diversas ações a serem realizadas sobre os pacotes de comunicação e sobre as variáveis internas do injetor, fazendo-o imitar o comportamento de falhas reais, como descarte e duplicação de mensagens, atraso na sua entrega e modificação de seu conteúdo. Estas características tornam a ferramenta apropriada para a realização de experimentos sobre protocolos e sistemas distribuídos.