Aproveitamento de energia em sistemas de abastecimento de água

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Análise técnica - económica da produção de energia em sistemas de abastecimento de água: caso do aproveitamento de fins múltiplos dos socorridos

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Modelo de distribuição de água e de potencial matricial no solo sob gotejamento com extração de água por raízes

A maior dificuldade em descrever e estimar a distribuição de água no bulbo molhado sob gotejamento reside na extração de água pelo sistema radicular, que é mais complexa devido à geometria de fluxo tridimensional. Os modelos existentes são, na maioria, unidimensionais ou multidimensionais de acessibilidade limitada. Este trabalho propõe um modelo semi-analítico para distribuição bidimensional de umidade ou de potencial no bulbo molhado, através da superposição da solução analítica de Warrick, para ponto-fonte em condições de regime não-permanente, com um modelo paramétrico de extração de água pelas raízes, considerando o balanço de água num volume unitário do solo. O modelo foi ajustado com sucesso a dados experimentais para a cultura do milho num solo franco-siltoso. Simulações de distribuição de água no bulbo molhado mostraram que o modelo permite estimar ou descrever a dinâmica de água do solo no bulbo molhado em qualquer tempo ao longo do ciclo de irrigação, o que pode contribuir significativamente na avaliação do manejo da irrigação, no estudo de posicionamento de sensores de umidade ou de potencial matricial, e em estudos relacionados à atividade das raízes no bulbo molhado.

Avaliação de parâmetros hidráulicos para modelos de distribuição de água no solo sob gotejamento

As soluções analíticas de distribuição de água para ponto fonte e regime de fluxo não- permanente são dependentes de parâmetros de solos considerados constantes em suas deduções. Erros na determinação desses parâmetros implicam insucesso dessas soluções. Este trabalho teve por objetivo avaliar o comportamento dos parâmetros alfada equação de Gardner k(h) = Ks ealfah e o parâmetro de linearização k = dK(teta)/dteta em diferentes posições do bulbo molhado, considerando os processos de infiltração isolado e seguido de redistribuição de água, à semelhança de um ciclo de irrigação. Dados de potencial matricial foram coletados em diversas posições do bulbo molhado em duas situações:(i) início da irrigação até atingir regime permanente em todo o bulbo molhado (infiltração); e (ii) durante dois ciclos de irrigação envolvendo infiltração e redistribuição de água. Os resultados mostraram que os parâmetros alfa e k variaram nas posições do bulbo molhado em relação ao gotejador, de acordo com o regime de umidade a que tais posições estiveram sujeitas. A obtenção desses parâmetros pelo método inverso requer testes que considerem as fases de infiltração e redistribuição em pelo menos dois ciclos de irrigação.

Produtividade do feijoeiro sob diferentes uniformidades de distribuição de água na superfície e na subsuperfície do solo

Com o objetivo de comparar a uniformidade de lâminas aplicadas, uniformidade de umidades no solo e produtividade da cultura do feijoeiro, conduziu-se um experimento utilizando a cultivar de feijão IAPAR 57. Foram feitas aplicações de água na superfície do solo, com quatro valores de uniformidades, aplicando-se a mesma lâmina, utilizando-se de quatro espaçamentos entre aspersores: 12 x 12 m; 18 x 18 m; 18 x 24 m, e 24 x 24 m. Foram feitas análises das distribuições dos dados de lâmina aplicada, de umidade do solo e de rendimento de grãos, no espaço. Para isso, foram usadas técnicas de análise exploratória que consistiram principalmente em gráficos tipo "box-plot" simplificados, nos quais são apresentados apenas os valores de mediana, máximo e mínimo das distribuições. Verificou-se que a qualidade da irrigação interferiu na uniformidade da umidade do solo e influenciou nas variáveis de produção da cultura de feijão. Uniformidade máxima não implicou maior produtividade de grãos.

Adequação de engates rápidos de aspersores como conectores de mangueira para distribuição de água em sulcos de irrigação

Como forma de reduzir as perdas de água que ocorrem na irrigação empregada na cultura do tomateiro, agricultores vêm utilizando mangueiras de forma precária na distribuição de água aos sulcos. O presente trabalho teve como objetivo estudar a adequação de engates rápidos de aspersores para serem aplicados como conectores de mangueiras por produtores irrigantes que façam uso desse sistema de distribuição de água. A primeira etapa do estudo foi avaliar, em campo, a operacionalidade do uso de mangueiras por produtores que fazem uso desse sistema. Posteriormente, quatro modelos de engates rápidos, disponíveis no mercado, foram ensaiados em laboratório, determinando-se o coeficiente de resistência, o comprimento equivalente, a curva de perda de carga e a eficiência de estanqueidade. Como resultado, apresenta-se o projeto estrutural de um sistema de conexão de mangueiras, utilizando-se do modelo de engate com melhor desempenho e recomendações quanto ao seu uso na distribuição de água. Apesar da necessidade de ensaios adicionais em campo, o sistema proposto tem potencial para otimizar a eficiência do uso da água, melhorar as condições ergonômicas do trabalhador e garantir boa rentabilidade ao produtor.

Análise energética de sistemas de aquecimento de água com energia solar e gás

Esta Tese apresenta uma análise do comportamento térmico de um sistema de aquecimento de água combinando energia solar e gás como fontes energéticas. A ênfase desta análise está na influência que a forma de conexão dos coletores solares e do circuito da fonte auxiliar de energia ao reservatório exercem sobre a eficiência e o custo de operação do sistema. O trabalho engloba uma montagem experimental, caracterização de componentes, validação experimental de um programa de simulação, análises de eficiência utilizando o programa e análises econômicas com dados simulados. Na fase experimental desta Tese, foram montados três sistemas de aquecimento de água. Dois sistemas utilizando reservatórios verticais e um sistema utilizando reservatório horizontal. Os sistemas foram montados com componentes similares: reservatórios metálicos isolados termicamente com capacidade de 600 litros (verticais), reservatório de polietileno isolado termicamente com capacidade de 600 litros (horizontal), 2 coletores solares de placas planas, tubulação de cobre e aquecedores a gás de passagem de 7,5 l /min. Os componentes foram caracterizados mediante a curva de eficiência dos coletores solares, eficiência dos aquecedores a gás de passagem e o coeficiente de perdas térmicas dos reservatórios Sensores foram instalados para monitorar os sistemas em operação. Os sinais dos sensores foram medidos através de uma central de aquisição de dados conectado a um computador. Temperaturas, irradiância solar, consumo de gás e consumo de água foram registrados ao longo do tempo. Os resultados experimentais foram comparados com resultados calculados por meio de um programa desenvolvido no Laboratório de Energia Solar apresentando boa concordância. Utilizando o mesmo programa determinou-se a configuração do sistema de aquecimento de água com energia solar e gás mais eficiente para a cidade de Porto Alegre com um determinado perfil de consumo. Outros tipos de sistemas de aquecimento de água foram simulados para atender o mesmo perfil de demanda. Análises econômicas comparando estes sistemas entre si foram realizadas considerando diversos cenários econômicos.

Localização de faltas de alta impedância em sistemas de distribuição de energia : uma metodologia baseada em redes neurais artificiais

O presente trabalho apresenta uma nova metodologia de localização de faltas em sistemas de distribuição de energia. O esquema proposto é capaz de obter uma estimativa precisa da localização tanto de faltas sólidas e lineares quanto de faltas de alta impedância. Esta última classe de faltas representa um grande problema para as concessionárias distribuidoras de energia elétrica, uma vez que seus efeitos nem sempre são detectados pelos dispositivos de proteção utilizados. Os algoritmos de localização de faltas normalmente presentes em relés de proteção digitais são formulados para faltas sólidas ou com baixa resistência de falta. Sendo assim, sua aplicação para localização de faltas de alta impedância resulta em estimativas errôneas da distância de falta. A metodologia proposta visa superar esta deficiência dos algoritmos de localização tradicionais através da criação de um algoritmo baseado em redes neurais artificiais que poderá ser adicionado como uma rotina adicional de um relé de proteção digital. O esquema proposto utiliza dados oscilográficos pré e pós-falta que são processados de modo que sua localização possa ser estimada através de um conjunto de características extraídas dos sinais de tensão e corrente. Este conjunto de características é classificado pelas redes neurais artificiais de cuja saída resulta um valor relativo a distância de falta. Além da metodologia proposta, duas metodologias para localização de faltas foram implementadas, possibilitando a obtenção de resultados comparativos. Os dados de falta necessários foram obtidos através de centenas de simulações computacionais de um modelo de alimentador radial de distribuição. Os resultados obtidos demonstram a viabilidade do uso da metodologia proposta para localização de faltas em sistemas de distribuição de energia, especialmente faltas de alta impedância.

Um estimador de estado trifásico para sistemas de distribuição de energia elétrica com base no método da soma de potências

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Um sistema para simular o comportamento de bancos trifásicos de reguladores de tensão usados em sistemas de distribuição de energia elétrica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Caracterização e avaliação do macro sistema urbano de distribuição de água de Natal RN

The aim of this study is to characterize and evaluate the Macro System of Regional Water Distribution Natal North (RNN) and Southern Regional Natal (RNS), covering 35% and 65% respectively of the Natal-RN City. The terms of the quality and quantity of water (surface and groundwater) were also evaluated in order to adjust the parameters that contribute to proper distribution and control in water reserves. The methodology of the work took place from collecting volumetric data of production capacity and distribution of the two treatment plants for Regional as well as the flow rates of wells. Yet the quantitative capacity of reservation, distribution and consumption of the main reservoirs, population numbers and consumption of members neighborhoods were collected. Data were tabulated and used in computational simulator EPANET to diagnose possible through the water balance, the offers and demands on the water supply system in the neighborhoods of the capital, linking them to specific distribution points. We also evaluated the wells in the levels of nitrate in water consumed. As a result it was found that some neighborhoods in the South Regional Natal, was ranked as critical supply situation: City of Hope, Lagoa Nova and Nova Descoberta, where demand exceeds supply. While in most Northern Regional Natal present deficiency in the supply system as: Lagoa Azul, the Parque dos Coqueiros, igapó, Amarante and Salinas. The rates of nitrate in the city were significant, but manageable with corrective and preventive measures. The averages were 12 mg /l-N in Candelária, 10 mg/l-N in Lagoa Nova, 9 mg/l-N in Satelite, 20 mg/l-N in Gramore and 15 mg/l-N in N. Sra. Apresentação. Therefore proper distribution of water abstracted and implementation of quality control ensures the supply required by the system, associated with preservation of Water Resources of the Metropolitan Region of Natal

Avaliação do processo de fluoretação nos sistemas de abastecimento de água da região de Araçatuba, São Paulo

This paper focuses on the drinking-water fluoridation process in Araçatuba region water supply systems by means of 5.157 fluoride concentration data from 2001 to 2005. These data were studied based on the water source, the administration and the structure of the water supply system, according to the population of the county and the type of management. Almost half of samples did not comply the fluoridation standard and the higher compliance was verified in the water supply systems operated by Sabesp (69%), followed by the group of Large counties (52%), statistically similar to the Medium ones (51.4%), and better than the Small ones (28%). The systems with surface intakes showed statistically higher performance in the compliance to the standard (60%) compared to the ones that use groundwater (42.9%). In this last group, those that explore the Guarani aquifer were superior (52.3%) than the others (46.6%).

Variação entre a lâmina de irrigação aplicada e armazenada no solo sob condições de irrigação com baixa uniformidade de distribuição de água

In sprinkler irrigation is important to have a good uniformity of application so that the water in the root zone does not show areas with little available water while others have percolating beyond the plant roots, even though the soil allows a lateral redistribution of water. A usual way to obtain the uniformity of irrigation is by measures of dispersion. The aim of this work was to evaluate the uniformity of water stored in a sand soil before and after non uniformity depth irrigation applied from one sprinkler, as well the variation of storage in a 0-0,45 m layer soil using a neutron probe. The statistical design was completely randomized, and for the variable Christiansen uniformity coefficient modified (CUCHH) were 10 treatments (the irrigation depth, 8 intervals of readings storage, more the existing one before irrigation added to the irrigation depth). For the variable soil water, the treatments were the same, excepting the irrigation depth. Despite the low surface uniformity (16.3%), there was not significantly difference between the storage uniformity before, after irrigation and the potential, however there was from these to the surface uniformity. From de irrigation depth, 15.3 mm, only 6.1 mm remained in the layer from 0 to 0.45 m. There was not significantly difference between the water stored in the soil before and after irrigation within a period of up to 134 hours, being the increase in storage due to irrigation was just 11.7%.

Detecção de faltas em sistemas de distribuição de energia elétrica usando dispositivos programáveis

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Detecção e classificação de curto-circuitos em sistemas de distribuição usando rede neural artificial ARTMAP nebulosa

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)