Desenvolvimento de algoritmo de controle de tração para regeneração de energia metroviária - ACTREM: melhoria da eficiência energética de sistemas de tração metroviária.

Esta tese propõe um modelo de regeneração de energia metroviária, baseado no controle de paradas e partidas do trem ao longo de sua viagem, com o aproveitamento da energia proveniente da frenagem regenerativa no sistema de tração. O objetivo é otimizar o consumo de energia, promover maior eficiência, na perspectiva de uma gestão sustentável. Aplicando o Algoritmo Genético (GA) para obter a melhor configuração de tráfego dos trens, a pesquisa desenvolve e testa o Algoritmo de Controle de Tração para Regeneração de Energia Metroviária (ACTREM), usando a Linguagem de programação C++. Para analisar o desempenho do algoritmo de controle ACTREM no aumento da eficiência energética, foram realizadas quinze simulações da aplicação do ACTREM na linha 4 - Amarela do metrô da cidade de São Paulo. Essas simulações demonstraram a eficiência do ACTREM para gerar, automaticamente, os diagramas horários otimizados para uma economia de energia nos sistemas metroviários, levando em consideração as restrições operacionais do sistema, como capacidade máxima de cada trem, tempo total de espera, tempo total de viagem e intervalo entre trens. Os resultados mostram que o algoritmo proposto pode economizar 9,5% da energia e não provocar impactos relevantes na capacidade de transporte de passageiros do sistema. Ainda sugerem possíveis continuidades de estudos.

Análise de métodos de avaliação de eco eficiência.

Para que a sustentabilidade seja gerenciada e praticada de maneira efetiva, ela deve ser mensurada, utilizando-se de métodos de avaliação da sustentabilidade. Estão disponíveis diferentes métodos de avaliação, que geralmente reduzem o resultado desse levantamento à indicadores de desempenho ambiental, econômico e social (POPEA; ANNANDALE; MORISON-SAUNDERSB, 2004). Uma das denominações mais bem aceitas e difundidas para a conjunção da dimensão ambiental e econômica é conhecida por avaliação de eco eficiência (AEE). Eco eficiência é o \"aspecto da sustentabilidade que relaciona o desempenho ambiental de um sistema de produto ao valor do sistema de produto\" (ISO, 2012). Estão disponíveis diferentes métodos de AEE, porém sem evidência das suas semelhanças e particularidades e como essas características influenciam na escolha do método mais adequado de AEE em relação às potenciais aplicações O objetivo desta pesquisa é, portanto, analisar e indicar os tipos de métodos de avaliação de eco eficiência (AEE) mais adequados para ações gerenciais nas quais caibam tais abordagens. Foram selecionados onze métodos de AEE, a partir do estabelecimento de critérios de caracterização desses métodos, a saber: BASF, Bayer, EcoWater, Hahn et al., Kuosmanen e Kortelainen, MIPS, NRTEE, UN ESCAP, UN, TU Delft, e WBCSD. Identificaram-se, ainda, quatro potenciais aplicações: (i) Monitoramento de processo com vistas à melhoria contínua; (ii) Selecção e classificação de produtos; (iii) Atendimento a requisitos legais e outros requisitos; e, (iv) Marketing, rotulagem de produtos e comunicação ambiental. A partir dos elementos metodológicos estabelecidos pela norma ISSO 14045 (2012) e do conhecimento obtido dos métodos de AEE, determinaram-se quatro requisitos pelos quais os métodos e os potenciais aplicações foram avaliados: (i) Tipo de indicador de desempenho ambiental; (ii) Tipo de indicador de valor de sistema de produto; (iii) Abrangência de aplicação; e, (iv) Tipo de indicador de eco eficiência. Aplicando-se estes requisitos nos métodos de AEE e nos potenciais usos, concluiu-se que quanto à aplicações em termos de monitoramento de processos com vistas à melhoria continua os métodos de AEE recomendados foram Bayer, NRTEE, WBCSD e UN. Para situações de seleção e classificação de produtos os métodos BASF, EcoWater, Kuosmanen e Kortelainen, MIPS, Hahn et al., TU Delft, UN ESCAP e UN demonstraram ter boa aderência. No que se refere a usos voltados ao atendimento de requisitos legais e/ou de outras naturezas, os métodos NRTEE, WBCSD e UN são os mais indicados. Em aplicações de marketing, rotulagem e comunicação foram indicados os métodos BASF, EcoWater e MIPS. Finalmente, concluiu-se que, para a escolha adequada da metodologia para uma AEE, conhecimento prévio das características de cada abordagem é necessário.

Projeto de um sistema de conversor multinível para painéis fotovoltaicos

A produção de energia elétrica a partir de fontes de energia renovável está gradualmente a ser uma alternativa à energia produzida a partir de combustíveis fósseis. A técnica de conversão dessas mesmas energias para energia elétrica, para entrega na Rede de Energia Elétrica (REE), é cada vez mais estudada para que se obtenha uma maior eficiência assim como qualidade. Neste trabalho desenvolve-se um projeto de conversão de energia fotovoltaica, para produção de energia elétrica para a rede utilizando um conversor multinível, otimizando a transferência de potência assim como melhorando a forma da corrente AC. A conversão multinível é uma topologia que tem algumas vantagens relativamente à topologia de 2 níveis, permitindo trabalhar com níveis de tensão mais elevados, melhorando a qualidade de energia. O conversor multinível de díodos ligados ao ponto neutro utiliza condensadores para criar os níveis de tensão, que neste trabalho vão ser usados para ligar os painéis, otimizando a transferência de potência. Aplica-se um método de controlo das correntes AC para terem a forma a alternada e sinusoidal e em fase com a tensão da rede. Os resultados experimentais mostram que a utilização do algoritmo de procura do ponto de máxima potência dos painéis permitem a extrair a máxima potência, de acordo com as condições de irradiação solar e temperatura dos painéis.

Recuperação de edificado afeto ao Exército. Sistema de inspeção e diagnóstico de anomalias em coberturas em terraço

O objetivo desta dissertação é a proposta de um sistema de apoio à inspeção e diagnóstico de anomalias em coberturas em terraço, tendo em vista a normalização e sistematização das inspeções de forma a auxiliar os intervenientes responsáveis por estas ações. Numa primeira fase, são identificadas e classificadas as anomalias e as respetivas causas prováveis e, seguidamente, elaboradas fichas de anomalias, nas quais são incluídas informações relacionadas com as mesmas, tais como a sua designação, descrição sumária do fenómeno de degradação, causas e consequências possíveis, aspetos a inspecionar, parâmetros de inspeção e, finalmente, classificação da anomalia de acordo com o nível de gravidade / urgência de reparação. Nesta fase, são elaboradas as matrizes de correlação anomalias - causas e inter - anomalias. Posteriormente, são identificadas e classificadas as técnicas de diagnóstico das anomalias e das causas, recorrendo a ensaios não destrutivos de realização in situ e, por fim, é construída a matriz de correlação anomalias - técnicas de diagnóstico. São apresentadas fichas individuais das técnicas, onde constam informações como a designação, os objetivos, o equipamento necessário, a descrição do método, as vantagens e as limitações. Finalmente, apresenta-se a validação do sistema classificativo proposto, realizada através de uma campanha de inspeções a 105 coberturas planas. Como complemento, é apresentado um tratamento estatístico completo dos dados recolhidos, de forma a retirar conclusões relevantes para a temática. A normalização das inspeções permite aumentar a eficácia e eficiência das ações a tomar no âmbito da patologia, tal como permite avaliações o menos subjetivas possível. Por outro lado, a implementação prática deste sistema, através de uma ferramenta informática, seria uma mais-valia, uma vez que iria permitir auxiliar o inspetor nas atividades de inspeção inseridas em estratégias de manutenção pró-ativa do tipo preditivas.

Melhoria da eficiência hídrica da rede de distribuição de água do campus do ISEC - Coimbra

Por definição, todos os recursos são escassos e limitados. Acontece precisamente isso com a água e com o dinheiro. É neste sentido que urge controlar os consumos de água, sensibilizar para o seu uso racional e encontrar as soluções que permitam reduzir o valor faturado. O GTMI do ISEC, local onde foi realizado este estágio, percebeu que algo teria de ser feito rapidamente de modo a inverter a situação de grandes consumos de água que se verificavam. Procedeu-se ao levantamento da rede e à sua caraterização. Fez-se a monitorização dos consumos, com especial ênfase nas horas noturnas. Introduziram-se elementos na rede de modo a permitir definir zonamentos e mais rapidamente serem encontradas as anomalias existentes. Identificaram-se fugas de água e procedeu-se às respetivas reparações. Criou-se um ramal de abastecimento à “casa do guarda” com um contador independente. Tornou-se operacional o furo existente. Prepararam-se empreitadas para permitir o fornecimento independente de água, diretamente do sistema público de abastecimento, aos bares e cantina do ISEC. Estudou-se a possibilidade de, à exceção das zonas onde será impreterível o fornecimento de água potável, o abastecimento de água ter origem na captação própria e não com origem na rede pública (aguarda-se neste momento a decisão de colocar em prática esta opção). O ISEC já teve consumos de água muito superiores aos atuais, em boa parte explicados pelo crescimento da sua comunidade. Mas, com o trabalho agora desenvolvido percebeu-se que não era essa a razão exclusiva e que poderiam ser concretizadas muitas ações de melhoria. O presente já revela uma grande diminuição do consumo de água e da respetiva fatura. Muitas foram as ações postas em prática, que correspondiam à motivação base para a realização deste estágio, e que, sem dúvida, contribuíram de forma decisiva para aumentar a eficiência hídrica do ISEC. Porém, este é um esforço que carece ser continuado. O trabalho não está concluído e nunca estará. A existência de comportamentos negligentes e o natural envelhecimento dos materiais originarão sempre novas perdas de água. A solução passa por haver sempre alguém e (com) os recursos necessários para identificar e corrigir as anomalias à medida que estas forem ocorrendo.

Sistema de conversão de energia eólica baseado no gerador de indução duplamente alimentado: análise e contribuição ao controle da máquina

The humanity reached a time of unprecedented technological development. Science has achieved and continues to achieve technologies that allowed increasingly to understand the universe and the laws which govern it, and also try to coexist without destroying the planet we live on. One of the main challenges of the XXI century is to seek and increase new sources of clean energy, renewable and able to sustain our growth and lifestyle. It is the duty of every researcher engage and contribute in this race of energy. In this context, wind power presents itself as one of the great promises for the future of electricity generation . Despite being a bit older than other sources of renewable energy, wind power still presents a wide field for improvement. The development of new techniques for control of the generator along with the development of research laboratories specializing in wind generation are one of the key points to improve the performance, efficiency and reliability of the system. Appropriate control of back-to-back converter scheme allows wind turbines based on the doubly-fed induction generator to operate in the variable-speed mode, whose benefits include maximum power extraction, reactive power injection and mechanical stress reduction. The generator-side converter provides control of active and reactive power injected into the grid, whereas the grid-side converter provides control of the DC link voltage and bi-directional power flow. The conventional control structure uses PI controllers with feed-forward compensation of cross-coupling dq terms. This control technique is sensitive to model uncertainties and the compensation of dynamic dq terms results on a competing control strategy. Therefore, to overcome these problems, it is proposed in this thesis a robust internal model based state-feedback control structure in order to eliminate the cross-coupling terms and thereby improve the generator drive as well as its dynamic behavior during sudden changes in wind speed. It is compared the conventional control approach with the proposed control technique for DFIG wind turbine control under both steady and gust wind conditions. Moreover, it is also proposed in this thesis an wind turbine emulator, which was developed to recreate in laboratory a realistic condition and to submit the generator to several wind speed conditions.

Otimização do sistema de supervisão e controle de uma planta de tratamento de resíduos utilizando plasma

A major and growing problems faced by modern society is the high production of waste and related effects they produce, such as environmental degradation and pollution of various ecosystems, with direct effects on quality of life. The thermal treatment technologies have been widely used in the treatment of these wastes and thermal plasma is gaining importance in processing blanketing. This work is focused on developing an optimized system of supervision and control applied to a processing plant and petrochemical waste effluents using thermal plasma. The system is basically composed of a inductive plasma torch reactors washing system / exhaust gases and RF power used to generate plasma. The process of supervision and control of the plant is of paramount importance in the development of the ultimate goal. For this reason, various subsidies were created in the search for greater efficiency in the process, generating events, graphics / distribution and storage of data for each subsystem of the plant, process execution, control and 3D visualization of each subsystem of the plant between others. A communication platform between the virtual 3D plant architecture and a real control structure (hardware) was created. The goal is to use the concepts of mixed reality and develop strategies for different types of controls that allow manipulating 3D plant without restrictions and schedules, optimize the actual process. Studies have shown that one of the best ways to implement the control of generation inductively coupled plasma techniques is to use intelligent control, both for their efficiency in the results is low for its implementation, without requiring a specific model. The control strategy using Fuzzy Logic (Fuzzy-PI) was developed and implemented, and the results showed satisfactory condition on response time and viability

Desenvolvimento de metodologia de extração e pré-concentração utilizando sistema microemulsionado para determinação de Cd, Co, Cu, Ni, Pb e Tl em águas naturais e produzidas por HR-CS AAS

The determination and monitoring of metallic contaminants in water is a task that must be continuous, leading to the importance of the development, modification and optimization of analytical methodologies capab le of determining the various metal contaminants in natural environments, because, in many cases, the ava ilable instrumentation does not provide enough sensibility for the determination of trace values . In this study, a method of extraction and pre- concentration using a microemulsion system with in the Winsor II equilibrium was tested and optimized for the determination of Co, Cd, P b, Tl, Cu and Ni through the technique of high- resolution atomic absorption spectrometry using a continuum source (HR-CS AAS). The optimization of the temperature program for the graphite furnace (HR-CS AAS GF) was performed through the pyrolysis and atomization curves for the analytes Cd, Pb, Co and Tl with and without the use of different chemical modifiers. Cu and Ni we re analyzed by flame atomization (HR-CS F AAS) after pre-concentr ation, having the sample introduction system optimized for the realization of discrete sampling. Salinity and pH levels were also analyzed as influencing factors in the efficiency of the extraction. As final numbers, 6 g L -1 of Na (as NaCl) and 1% of HNO 3 (v/v) were defined. For the determination of the optimum extraction point, a centroid-simplex statistical plan was a pplied, having chosen as the optimum points of extraction for all of the analytes, the follo wing proportions: 70% aqueous phase, 10% oil phase and 20% co-surfactant/surfactant (C/S = 4). After extraction, the metals were determined and the merit figures obtained for the proposed method were: LOD 0,09, 0,01, 0,06, 0,05, 0,6 and 1,5 μg L -1 for Pb, Cd, Tl, Co, Cu and Ni, re spectively. Line ar ranges of ,1- 2,0 μg L -1 for Pb, 0,01-2,0 μg L -1 for Cd, 1,0 - 20 μg L -1 for Tl, 0,1-5,0 μg L -1 for Co, 2-200 μg L -1 and for Cu e Ni 5-200 μg L -1 were obtained. The enrichment factors obtained ranged between 6 and 19. Recovery testing with the certified sample show ed recovery values (n = 3, certified values) after extraction of 105 and 101, 100 and 104% for Pb, Cd, Cu and Ni respectively. Samples of sweet waters of lake Jiqui, saline water from Potengi river and water produced from the oil industry (PETROBRAS) were spiked and the recovery (n = 3) for the analytes were between 80 and 112% confirming th at the proposed method can be used in the extraction. The proposed method enabled the sepa ration of metals from complex matrices, and with good pre-concentration factor, consistent with the MPV (allowed limits) compared to CONAMA Resolution No. 357/2005 which regulat es the quality of fresh surface water, brackish and saline water in Brazil.

Análise da atividade cognitiva do operador de sala de controle da produção de controle da produção de petróleo on-shore: uma abordagem da ergonomia para a gestão das restrições do sistema sociotécnico

This master's thesis aims to analyze the activity of the operators in a control room of the processes of production on-shore petroleum, with a focus on sociotechnical restrictions that interfere in the decision-making process and the actions of operators and therefore, the strategies (individual and collective) to regulate and maintain the operator action required and the safety of the system, together. The activity in focus involves the supervision and control of the production of thousands of barrels of oil/day in a complex and dispersed production’s structures built in an extension of 80 km. This operational framework highlights the importance of this activity for the fulfilment of the targets local and corporate efficiency, good management of the environment, health and safety of operators. This is an exploratory research and in the field, which uses the methodology of Ergonomic Analysis of the Work, composed of observational techniques and interactional, having as locus control room of the processes of production on-shore oil of an oil company. The population of this research is formed by operators in the control room of an Brazilian oil company. The results showed that the supervisory activity and control of the superheated steam injection is an complex context, demands greater attention, concentration, calculations, comparisons, trend analysis and decision making. The activity is collectively constructed between the control room operator, field operator and the supplier of steam. The research showed that the processes of communication and collaboration between the control room , fields and support staff are the key elements of this activity. The study shows that the operators have the autonomy and the elements necessary for work; and that there is continuous investments to improve the technology used and that the operators report sleep disturbances as a result of chronic exposure to night work. The study contributed with proposals for transformation of this activity: with regard to the installation of a area reserved for food in control room, the update the screens of the supervisory current operating condition, the periodic visits by room operators in the field, standardization of production reports, development assistance and standardization of nomenclature of controlling stations steam systems, to improve the conditions of realization of the activity, improve the quality of products produced by operators and contribute to reduce the possibility of slips or shifts in the activity.

Análise de confiabilidade de um moto-ventilador centrífugo: aplicação no sistema de pressurização de subestação industrial para garantia da segurança operacional na indústria petroquímica

The need of the oil industry to ensure the safety of the facilities, employees and the environment, not to mention the search for maximum efficiency of its facilities, makes it seeks to achieve a high level of excellence in all stages of its production processes in order to obtain the required quality of the final product. Know the reliability of equipment and what it stands for a system is of fundamental importance for ensuring the operational safety. The reliability analysis technique has been increasingly applied in the oil industry as fault prediction tool and undesirable events that can affect business continuity. It is an applied scientific methodology that involves knowledge in engineering and statistics to meet and or analyze the performance of components, equipment and systems in order to ensure that they perform their function without fail, for a period of time and under a specific condition. The results of reliability analyzes help in making decisions about the best maintenance strategy of petrochemical plants. Reliability analysis was applied on equipment (bike-centrifugal fan) between the period 2010-2014 at the Polo Petrobras Guamaré Industrial, situated in rural Guamaré municipality in the state of Rio Grande do Norte, where he collected data field, analyzed historical equipment and observing the behavior of faults and their impacts. The data were processed in commercial software reliability ReliaSoft BlockSim 9. The results were compared with a study conducted by the experts in the field in order to get the best maintenance strategy for the studied system. With the results obtained from the reliability analysis tools was possible to determine the availability of the centrifugal motor-fan and what will be its impact on the security of process units if it will fail. A new maintenance strategy was established to improve the reliability, availability, maintainability and decreased likelihood of Moto-Centrifugal Fan failures, it is a series of actions to promote the increased system reliability and consequent increase in cycle life of the asset. Thus, this strategy sets out preventive measures to reduce the probability of failure and mitigating aimed at minimizing the consequences.

Estudo da eficiência dos adsorventes de Al2O3 e Fe/Al2O3 para remoção de BTX presente em água contaminada com gasolina

Contamination of groundwater by BTX has been featured in recent decades. This type of contamination is due to small and continuous leaks at gas stations, causing serious problems to public health and the environment. Based on these antecedents, the search for new alternatives for treating contaminated water is shown to be essential. Therefore, this study aimed to evaluate the efficiency of removal of BTX by adsorption processes employing commercial alumina (Al2O3) and alumina supported with iron (Fe/Al2O3) as adsorbents. It was prepared by a in a synthetic gasoline solution and distilled water to simulate an actual sample. Initially, the adsorbents were characterized by techniques XRD, TG / DTG, XRF, FTIR and SEM/EDS, several trials, where he was placed synthetic solution to react in the presence of Al2O3 and Fe/Al2O3 in a closed, mechanical stirring system were performed varying the catalyst concentration 2, 4 and 6 g.L-1 every 0, 10, 30 60, 90 and 120 min, aliquots were taken and brought to analysis by gas chromatography flame ionization with headspace extraction. The results indicated that the absorbent which has higher BTX removal capacity was the Fe/Al2O3 at a concentration of 6 g.L-1, pH = 4 and time of 90 minutes reaction, resulting in an efficiency, resulting in a 86,5% efficiency for benzene removal, for the 95,4% toluene, 90,8% for ɱ,ρ- xylene and 93.7% for the θ-xylenes. Subsequently, we performed a kinetic study of the reactions, the values of experimental adsorption capacity (qe) showed agreement with the values of the theoretical adsorption capacity (qc) to the pseudo-second-order model in the adsorption tests using 2 and 6 gL-1 of Al2O3 and assays using 2, 4 and 6 g.L-1 of Fe/Al2O3. A fact corroborated by the R2 values, thus indicating that the chemical interactions are present in the adsorption mechanisms of BTX.

Projeto de intervenção adaptando o Balanced Scorecard ao sistema de compras da Base Aérea de Natal

The present proposal for intervention examines the issue of public procurements carried out by a military organization on a Federal Public Administration. The main objective of this paper is to propose a model of strategic planning based on the Balanced Scorecard for the public procurement system, which contributes to increased efficiency, efficacy and effectiveness of acquisitions made in the Air Base of Natal city. Therefore, Structured interviews were used in order to make a diagnosis of the current reality of the procurement system along with the main requirement sectors of BANT, as well as the adaptation of the prospects of the BSC based on literature review. The technique used for the analysis of the interviews was the analysis of content whose results contributed to the preparation of the conceptual Strategic Map which was submitted to validation through a Focal Group. It was concluded through the analysis of the interviews, that the system of purchases of BANT is in a tactical profile because of low interaction between the system of purchases and the requirement sectors, aiming only at the “economicity” of acquisition in opposition of the effectiveness of material acquired, the lack of training of the elements which build the system and the absence of a proper planning. It is intended with thecreation of this proposal to contribute to the improvement of management with a focus on results in public administration as well as increasing efficiency, efficacy and effectiveness of public procurements. Whereas for the particular case the measurement of the results can only be performed after at least a year of its implementation, the present research constitutes a proposal of intervention.

Sistema de carga bidirecional para veículo elétrico

As preocupações com o elevado consumo de combustíveis fósseis e a crescente poluição atmosférica conduziram ao desenvolvimento dos veículos elétricos e dos veículos elétricos híbridos. O crescimento do parque automóvel elétrico levou à necessidade de considerar a sua integração na rede eléctrica, ao nível dos impactos estimados, mas também na sua potencial contribuição para uma gestão inteligente do sistema, funcionando como um buffer da energia produzida, permitindo desacoplar a produção do consumo, e assim melhor a eficiência global. Neste trabalho foi efetuado um estudo relacionado com a ligação bidirecional entre os veículos eléctricos e a rede eléctrica que permitirá o uso das baterias instaladas nos veículos participar nesse apoio à rede, debruçando-se primeiramente sobre o desenvolvimento das baterias que permanecem como elos mais fracos. Utilizando diferentes ferramentas de simulação e de análise de resultados foi depois efetuado um estudo sobre dois sistemas alternativos capazes de implementar o conceito V2G respeitando as restrições do ponto de vista normativo. Os resultados obtidos a partir de uma simulação coordenada entre os programas Simulink/Matlab e PSIM permitiram demostram o bom funcionamento dos 2 sistemas propostos, permitindo ficar com a convicção que o conversor multinível será capaz de proporcionar os resultados desejados com um menor tempo de resposta.

Modelação e análise de um sistema flexível de produção

A modelação dos sistemas industriais apresenta para as organizações uma vantagem estratégica no domínio do estudo dos seus processos produtivos. Através da modelação será possível aumentar o conhecimento sobre os sistemas podendo permitir, quando possível, melhorias na gestão e planeamento da produção. Este conhecimento poderá permitir também um aumento da eficiência dos processos produtivos, através da melhoria ou eliminação das principais perdas detetadas no processo. Este trabalho tem como principal objetivo o desenvolvimento e validação de uma ferramenta de modelação, previsão e análise para sistemas produtivos industriais, tendo em vista o aumento do conhecimento sobre estes. Para a execução e desenvolvimento deste trabalho, foram utilizadas e desenvolvidas várias ferramentas, conceitos, metodologias e fundamentos teóricos conhecidos da bibliografia, como OEE (Overall Equipment Effectiveness), RdP (Redes de Petri), Séries Temporais, Kmeans, ou SPC (Statistical Process Control). A ferramenta de modelação, previsão e análise desenvolvida e descrita neste trabalho, mostrou-se capaz de auxiliar na deteção e interpretação das causas que influenciam os resultados do sistema produtivo e originam perdas, demonstrando as vantagens esperadas. Estes resultados foram baseados em dados reais de um sistema produtivo.