Investigação de estratégias de controle digital para regulação de velocidade e emulação da dinâmica de turbinas hidráulicas, com implementação e testes experimentais em uma micromáquina de 10 KVA

Devido não ser comum o estudo de sistemas de potência em plantas reais como usinas hidrelétricas por causa dos riscos e custos que envolvem sua operação, dá-se preferência pela realização computacional de modelos matemáticos desse tipo de planta na resolução de problemas, desenvolvimento de novas tecnologias e formação de recursos humanos. No entanto, modelos realizados computacionalmente não proveem a experiência, visual, auditiva e tátil que um modelo físico real pode oferecer. Portanto, neste trabalho, apresenta-se a descrição e a modelagem de um sistema de geração em escala reduzida de 10kVA, que é um sistema físico real, composto por um motor CC, um gerador síncrono e transformadores, chamado também de sistema micromáquina, o qual faz parte da infraestrutura do Laboratório de Engenharia Elétrica da UFPA. Para este sistema, por intermédio deste trabalho de mestrado e do trabalho de mestrado de Moraes (2011), foram desenvolvido subsistemas eletrônicos e computacionais de acionamento, automação e controle para operá-lo de forma segura resultando em uma excelente plataforma didática para dar suporte às pesquisas em dinâmica e controle de sistemas de potência, bem como o desenvolvimento de trabalhos acadêmicos e de ensino. Nesse mesmo contexto, é apresentada uma proposta de técnica de emulação de turbina hidráulica, tendo como base o controle de potência aplicado ao motor CC do sistema micromáquina. Tal técnica foi desenvolvida principalmente com o propósito de dar suporte ao estudo e desenvolvimento de técnicas de regulação de velocidade de turbinas hidráulicas. Consequentemente, também é apresenta uma proposta de um regulador de velocidade digital para turbinas hidráulicas baseado na estrutura canônica RST de controle digital, cujos parâmetros são projetados por duas técnicas de projeto estudadas neste trabalho: o método de alocação polinomial de polos e o projeto de compensadores por atraso de fase pelo método de resposta em frequência para sistemas discretos. Logo para comprovar a eficácia das ferramentas de hardware, software e teóricas desenvolvidas neste trabalho, resultados de experimentos realizados no sistema micromáquina são apresentados e analisados.

Regimes térmico e hídrico em solos sob ecossistemas naturais e área agrícola no Leste da Amazônia

A temperatura e umidade do solo são variáveis cujo conhecimento é fundamental para determinar os balanços de energia e água na biosfera. Os regimes térmico e hídrico dos solos sob cada ecossistema apresentam variações consideráveis, de acordo com sua mineralogia, o clima local e a vegetação. Nesse contexto, as temperaturas e umidades do solo foram medidas sob três ecossistemas existentes na região leste da Amazônia, a saber: floresta nativa (FLONA Caxiuanã, 01° 42' 30" S e 51° 31' 45" W), pastagem nativa (Soure, 00° 43' 25" S e 48° 30' 29" W) e área agrícola (!garapé-Açu, 01° 07' 59" S e 47° 36' 55" W). Os dados de campo na floresta e na pastagem foram coletados entre dezembro de 2001 e fevereiro de 2005; enquanto que na área agrícola, o monitoramento foi limitado de agosto de 2003 a fevereiro de 2005. Estas observações das variáveis físicas do solo foram analisadas levando em consideração as variáveis meteorológicas medidas simultaneamente tais como o fluxo de radiação solar incidente e a precipitação pluviométrica, que interferem diretamente nas variáveis do solo em cada sitio escolhido para estudo. As temperaturas do solo foram monitoradas por meio de sondas térmicas em profundidades de 0,05; 0,20 e 0,50 m. Fluxímetros de calor mediram esta variável em níveis de profundidade em 0,05 e 0,20 m. A umidade volumétrica do solo na camada superior de 0,30 m foi medida por sensor de sonda dupla por Reflectometria no Domínio do Tempo (TDR) em cada sitio. Foram feitas analises considerando as respostas do solo durante o período seco e chuvoso local, nestes três ecossistemas representativos do leste da Amazônia. Estimativas de difusividade térmica aparente do solo foram feitas pelos métodos da amplitude e da fase usando os dados de propagação do pulso diário de calor nesses solos. Os resultados mostraram valores bem diferentes, porém,no primeiro método pareceu mais confiável e adequado para o modelamento numérico. Como esperado, considerando a sua pouca cobertura vegetal, as temperaturas dos solos nos níveis superficiais, apresentaram grandes variações na pastagem e na área agrícola. Inesperadamente, as temperaturas na profundidade de 0,5 m abaixo da floresta mostraram maiores variações de amplitude que as profundidades de 0,20 e 0,05 m. O modelamento numérico das variações temporais da temperatura, em função da profundidade, para cada solo foi feito através do método harmônico Os resultados mostraram que o primeiro harmônico representou mais de 90% da variação total observada do pulso diário da temperatura da pastagem e área agrícola em 0,2 e 0,05 m de profundidade. Performance similar do modelamento foi observada na floresta nos níveis de 0,05 e 0,20 m. A magnitude dos fluxos de calor abaixo da pastagem e área agrícola atingiram valores seis vezes maiores que aqueles observados sob a floresta. Os resultados mostraram que, para a camada do solo superior de 0,30 m, a umidade volumétrica do solo sob a floresta é maior que sob os outros ecossistemas estudados neste trabalho. Este resultado é devido aparentemente; à proteção da floresta contra a evaporação da superfície do solo. Uma análise do comportamento sazonal e diário das temperaturas e umidade solos em resposta à radiação solar e precipitação é apresentada. Estudos de caso da taxa de perda da umidade do solo depois de significativa recarga de água por eventos de precipitação, também foram analisados. Algumas estimativas diárias de diminuição de água e recarga durante a noite e madrugada por subida de água de camadas subjacentes para a camada de 0.30 m foram feitas. Este trabalho analisou a maior serie temporal dos dados de temperatura e umidade dos solos coletados com alta freqüência de amostragem disponível até o momento, para o leste da Amazônia. Foi possível caracterizar as diferenças dos regimes destas variáveis físicas, abaixo de três ecossistemas importantes desta região. Estudos futuros dos minerais e materiais orgânicos nestes solos, bem como dos índices de área foliar e da biomassa das coberturas vegetais desses ecossistemas, melhoraria a compreensão dos regimes descritos neste trabalho.

Avaliação de sistemas de tratamento e reúso de esgoto sanitário para fins de irrigação

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Eficiência do uso da água residuária e do lodo de esgoto compostado nas propriedades químicas e físicas de solo cultivados com laranjeiras

Pós-graduação em Agronomia (Irrigação e Drenagem) - FCA

Avaliação técnica de tubos emissores para irrigação localizada

Pós-graduação em Agronomia (Irrigação e Drenagem) - FCA

Avaliação das condições de secagem no rendimento e na qualidade do óleo de linhaça (Linum usitatissimum L.)

De origem asiática, a semente de linhaça (Linum usitatissimum L.) pertence à família das Lináceas e é obtida a partir do linho. A semente da linhaça é ainda a maior fonte alimentar de lignanas, compostos fotoquímicos parecidos com o estrogênio, que podem desempenhar ação anticancerígena. Rica em fibras solúveis tem aproximadamente 40% do seu peso composto por óleos ricos em Ômega 3, entre os quais se destaca o α-linolênico. A secagem é a operação unitária segundo o qual ocorre eliminação da água por evaporação ou sublimação, presente em um material, mediante a aplicação de calor com condições controladas. Visando averiguar o comportamento das sementes de linhaça durante a operação de secagem, o presente trabalho teve como objetivo principal realizar o planejamento experimental e analisar estatísticamente os resultados empregados para quantificar a influência da temperatura do ar (T), tempo de secagem (t), velocidade do ar de fluidização (Uf) e carga de sólidos (Cs), sobre a razão de umidade (Xr), rendimento em óleo (Rend.) e os parâmetros oleoquimicos. A estimativa do ponto ótimo de operação foi determinada em função das variáveis de entrada aplicando o conceito de desejabilidade global. Dentre as condições estabelecidas neste trabalho, o valor ótimo da Função Desejabilidade é quando T é deslocada próximo ao nível alto (72 oC), t para o mínimo (3 h), Uf para o ponto próximo ao central (0,83 m/s) e a Cs para o nível alto (500g), obtendo-se assim: 0,126 para Xr; 36,92 % para Rend.; 4,51 mg KOH/g para IA; 22,52 meqO2/Kg IP e 0,31% para DC. Foram obtidas as isotermas de dessorção das sementes de linhaça nas temperaturas de 40, 60 e 80°C. Os dados experimentais foram avaliados usando seis modelos matemáticos. A entalpia e a entropia diferencial de dessorção foram estimadas por meio das relações de Clausius-Clapeyron e Gibbs-Helmholtz, respectivamente. Os modelos de GAB e Peleg ajustaram adequadamente os dados experimentais. A teoria da compensação entalpia-entropia foi aplicada com sucesso às isotermas de dessorção e indica que o mecanismo de dessorção de umidade das sementes de linhaça pode ser considerado como controlado pela entalpia. A secagem das sementes de linhaça previamente umidificadas foram avaliadas em um secador de leito fixo e fluidizado, as corridas experimentais foram realizadas nas temperaturas de 40, 60 e 80°C, dentre dos cinco modelos propostos, o modelo de Midilli et al, foi o melhor modelo que melhor ajustou aos dados experimentais. Foi observado que a difusividade efetiva para as sementes de linhaça aumentou com a elevação da temperatura do ar de secagem para a secagem em leito fixo e fluidizado. A dependência da difusividade em relação à temperatura foi descrita pela equação de Arrhenius, por meio da qual se estimou para ambos os processos de secagem.

Biodigestão anaeróbia dos dejetos de suínos e bovinos e utilização do biofertilizante no capim-piatã

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Reatores UASB em dois estágios seguidos de lodos ativados em batelada para o tratamento de águas residuárias do beneficiamento de café por via úmida

Pós-graduação em Microbiologia Agropecuária - FCAV

Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reatores UASB e em batelada com fase aeróbia, em série, e reuso na produção de milho e sorgo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Desempenho de sistema composto por reatores anaeróbios em série seguido de filtro biológico percolador no tratamento de águas residuárias de suinocultura

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Avaliação de sistema composto por reatores anaeróbios e aeróbio para tratmento de águas residuárias de suinocultura

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Despoluição de águas superficiais e efluentes de piscicultura através de sistemas construídos de áreas alagadas (Constructed Wetland)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Observações e estimativas de propriedades térmicas do solo sob floresta e pastagem no leste da Amazônia

As variações da temperatura e do fluxo de calor em solos sob a floresta nativa de Caxiuanã e uma pastagem natural da Ilha do Marajó, foram monitoradas continuamente no período de dezembro de 2001 a fevereiro de 2005. O objetivo foi comparar as respostas térmicas ao aquecimento diário, dos solos desses dois tipos de ecossistemas existentes no leste da Amazônia, para subsidiar modelos regionais de clima e avaliação dos efeitos de desmatamento. Além das medidas de campo das variáveis acima citadas, em três níveis até a profundidade de 0,5 m, esse trabalho apresenta estimativas de fluxo de calor e propriedades dos solos, tais como: difusividade e condutividade térmicas, profundidade de amortecimento e velocidade de propagação do pulso de aquecimento diário, determinados por métodos analíticos. Os resultados mostraram o contraste sazonal e outras diferenças significativas de respostas entre os dois sítios estudados, destacando o papel do conteúdo de água nos perfis térmicos verticais em cada tipo de solo. O ajuste obtido entre as medidas e os valores calculados das variáveis, indica a possibilidade de generalização dos resultados para outros sítios de ecossistemas similares na Amazônia.

Difusão transdentinária e citotoxicidade de sistemas adesivos autocondicionantes

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Laminado de madeira reforçado com fibras naturais

Visando a aplicação de recursos naturais renováveis da Amazônia, entre estes as fibras naturais, neste trabalho é apresentada a proposta de fabricação e caracterização de laminados de madeira reforçado por compósitos de matriz poliéster e fibras naturais. A matriz é um poliéster teraftálica insaturada e pré-acelerada obtida comercialmente (Duverpoly 754) e o agente de cura um peróxido de MEK (butanox M-50) na proporção de 0,33% em volume. As fibras naturais usadas para cada amostra de laminado fabricado foram o tecido de fibras de tururi, fibras de sisal e fibras de curauá e as laminas de madeira usadas foram as conhecidas comercialmente como imbuia. O tecido de tururi foi usado de duas formas: sem abertura e com abertura de 100% em relação a largura original. As fibras de sisal e curauá foram cortadas em comprimentos de 50 mm na usados na forma de pré-preg. A fabricação do material laminado foi feita através da inserção intercalada de lâmina de material compósito entre as laminas de madeira seguido de pressão controlada através de uma prensa hidráulica com pressão constante de 2 toneladas, produzindo desta forma o laminado de madeira reforçado. Características mecânicas e microestruturais foram obtidas para a lâmina de madeira e para os laminados de madeira reforçados, obtendo-se a resistência a tração, da lamina de madeira e imagens microscópicas depois do ensaio de tração. As laminas de madeira antes do reforço, foram ensaiadas tendo duas orientações de 90° e 0° de orientação das fibras. O laminado de 0°grau apresentou o melhor resistência mecânica, com valor correspondente a 35,64 MPa comparado com o valor de 0,40 MPa para a lamina de 90°. Os ensaios dos laminados de madeira reforçados, de madeira/tururi sem abertura, madeira/tururi com abertura de 100%, madeira/sisal de comprimento de fibras de 50 mm, madeira/curauá de comprimento de fibras de 50 mm, madeira/madeira com orientação de 90°a direção das fibras, alcançaram respectivamente os seguintes resultados de ensaio de tração: 61,33 MPa; 57,27 MPa; 49,27 MPA; 53,76 MPa e 68,29 MPa, sendo que o laminado de madeira/madeira apresentou o melhor resultado e a menor resistência mecânica foi registrado para o laminado de madeira reforçado por fibras de sisal. As imagens obtidas em microscopia eletrônica de varredura corroboraram com as propriedades mecânicas obtidas para cada situação do material e fibra fabricadas.