Integral transform method for laminar heat transfer convection of herschel-bulkley fluids within concentric annular ducts

ABSTRACT: Related momentum and energy equations describing the heat and fluid flow of Herschel-Bulkley fluids within concentric annular ducts are analytically solved using the classical integral transform technique, which permits accurate determination of parameters of practical interest in engineering such as friction factors and Nusselt numbers for the duct length. In analyzing the problem, thermally developing flow is assumed and the duct walls are subjected to boundary conditions of first kind. Results are computed for the velocity and temperature fields as well as for the parameters cited above with different power-law indices, yield numbers and aspect ratios. Comparisons are also made with previous work available in the literature, providing direct validation of the results and showing that they are consistent.

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.

Otimização multiobjetivo da compensação de potência reativa em redes de distribuição considerando restrições de distorção harmônica

A localização de bancos de capacitores nas redes de distribuição de energia elétrica, corretamente dimensionados, busca compensar eventuais excessos de circulação de potência reativa pelas linhas, o que implica a redução de custos operacionais pela redução das perdas de energia e um aumento da capacidade de transmissão de potência ativa assegurando os níveis estabelecidos de tensão e fator de potência simultaneamente. A proliferação das cargas não lineares provocou uma mudança nos cenários de estudo dos sistemas elétricos de potência devido aos efeitos nocivos que os harmônicos gerados por elas ocasionam sobre a qualidade da energia elétrica. Considerando este novo cenário, esta tese tem como objetivo geral desenvolver uma ferramenta computacional utilizando técnicas de inteligência computacional apoiada em algoritmos genéticos (AG), para a otimização multiobjetivo da compensação da potência reativa em redes elétricas de distribuição capaz de localizar e dimensionar de forma ótima as unidades de compensação necessárias para obter os melhores benefícios econômicos e a manutenção dos índices de qualidade da energia estabelecidos pelas normas brasileiras. Como Inovação Tecnológica do trabalho a ferramenta computacional desenvolvida permite otimizar a compensação da potência reativa para melhorar do fator de potência em redes de distribuição contaminadas com harmônicos que, diferentemente de métodos anteriores, não só emprega bancos de capacitores, mas também filtros de harmônicos com esse objetivo. Utiliza-se o algoritmo NSGA-II, que determina as soluções ótimas de Pareto para o problema e permite ao especialista determinar as soluções mais efetivas. A proposta para a solução do problema apresenta várias inovações podendo-se destacar que a solução obtida permite determinar a compensação de potência reativa com capacitores em sistemas com certa penetração harmônica, atendendo a normas de qualidade de energia pertinentes, com relação aos níveis de distorção harmônica tolerados.

Estudo de controladores aplicados a inversores para UPS com operação ilhada

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Óleo de linhaça na terminação de novilhos Nelore: qualidade da carne

Pós-graduação em Zootecnia - FCAV

Análise de desempenho de lâmpadas LEDs e LFCs como alternativas em iluminação residencial em função da implementação da portaria ministerial n° 1007 que limita o uso de lâmpadas incandescentes no Brasil

With the imposition of the suspension of production and subsequent banning of incandescent light bulbs will be necessary to replace it by other more energy-efficient. Although the main alternative is the compact fluorescent lamp, the environmental impact caused by it due to incorrect disposal and the amount of harmonics included in the network resulting in losses related to the quality of electric power system makes them sought new alternatives for lighting systems that are efficient and have low environmental impact. In this context, the LED (Lighting Emitting Diode), based on solid-state components, is presented as an option for new projects and replacement of existing lighting. In this work we studied aspects of energy, environmental and economic impacts of a possible replacement of conventional lighting systems for new technology. From laboratory tests and surveys of the costs of different types of lamps used for residential lighting, we performed a comparative analysis considering energy and economic aspects which showed that the LED technology, but has a high initial investment, it is best when power quality and environmental preservation are relevant factors in decision making for the choice of technology to be used in the lighting system

Smart Grid e Carros Elétricos - Influência da Carga de Carros Elétricos Sobre o Sistema Elétrico

The technologies are advancing at a pace so expressive that allow the increase of the power quality from generation until the distribution to end customers. This improvement has been made possible through the automation of the energy that follows to a better quality of the energy provided, a lower energy supply disruptions and a very short recovery time. The trend of today and the near future is the distributed energy generation. To keep the automated control of the chain, the presence of Smart Grids is needed and that will be the most efficient and economical way to manage the entire system. Within this theme, is going to be necessary analyze the electric cars that promise to promote a more sustainable transport because it doesn’t uses fossil fuels, and more healthy because it does not emit pollutants into the atmosphere. The popularization of this type of vehicle is estimated to happen in a few decades and the case study analyzing its influence on the demand of the electrical system is something that will be very important in the near future. This paper presents a study of the influence of the inclusion of charges refering to electric cars

Estudo e análise comparativa da eficiência de um sistema alimentado por células fotovoltaicas para utilização em luminárias do tipo LED com e sem etapas de conversão

Energy efficiency is an increasingly important issue due to the current scenario where increasing demand is growing faster than the energy supplied. It is important, therefore, analyze and minimize electrical system losses. This study conducts a comparison of a system formed by a photovoltaic generator feeding an LED lamp directly without steps DC-AC -DC conversion, and a system using these conversion steps for the same lamp power. Losses in conversion steps are quantified and the degradation of power quality occurred due to conversion is evaluated

Análise do impacto de sistemas fotovoltaicos conectados à rede de distribuição na qualidade da energia de uma smart city: Análise do impacto de sistemas fotovoltaicos conectados à rede de distribuição na qualidade da energia de uma smart city

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Simulação em tempo real de sistemas de distribuição de energia elétrica utilizando-se estruturas com descrição de hardware em software

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Diagnóstico da qualidade ambiental nas áreas verdes públicas em Presidente Prudente (SP)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Retificador entrelaçado com elevado fator de potência para operação de um veículo trólebus alimentado por redes em CA Ou CC

This paper presents the development and the main results for an interleaved boost rectifier operating as a special input power stage for a trolleybus type vehicle, allowing its feeding by alternate current (AC) or direct current (DC) distribution power systems. When feeding with two wires (single phase) alternate current distribution system, the converter accomplish active power factor correction, providing a relatively sinusoidal current with low total harmonic distortion (THD) and fully complying with IEC 61000-3-4 standards. In addition, a management control system promotes the required automatic operation changes for the proposed rectifier when the vehicle is changing from the DC distribution power system to the AC distribution power system and vice-versa, keeping its original electrical DC system characteristics for the adjustable speed driver sub-system. The main experimental results for a prototype rated at 150kW are presented, considering its application for a trolleybus with DC adjustable speed driver, demonstrating the proposed converter benefits and the possibility of AC feeding system for trolleybus type vehicle.

Numerical analysis of a modified evacuated tubes solar collector

The need for renewable energy sources, facing the consequences of Climate Change, results in growing investment for solar collectors’ use. Research in this field has accompanied this expansion and evacuated tube solar collector stands as an important study focus. Thus, several works have been published for representing the stratification of the fluid inside the tubes and the reservoir, as well as analytical modeling for the heat flow problem. Based on recent publications, this paper proposes the study of solar water heating with evacuated tubes, their operation characteristics and operating parameters. To develop this work, a computational tool will be used - in this case, the application of computational fluid dynamics (CFD) software. In possession of the implemented model, a numerical simulation will be performed to evaluate the behavior of the fluid within this solar collector and possible improvements to be applied in the model.

Estratégia de controle multifuncional para sistemas fotovoltaicos de geração de energia elétrica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Controle flexível para conversores monofásicos conectados a sistemas elétricos distorcidos de baixa tensão

This paper presents a technique to add flexibility in the control of power electronic converters. The power converter can function as an active power filter, as a local power source interface or perform both functions i. e. mitigate current disturbances and inject power into the grid simultaneously, configuring it as a multifunctional device. The main goal is to extract the full capability of the grid connected power electronic converter to achieve maximum benefits. To achieve this goal, the orthogonal current decomposition of the Conservative Power Theory is used. Each orthogonal current component is weighted by means of different compensation factors (k_i), which are set instantaneously and independently, in any percentage by means of the load performance factors (λ_i), providing an online flexibility in relation to compensation objectives. Finally, to validate the effectiveness and performance the proposed approach, simulations and experimental results are presented.