Uma abordagem de potencial e massa efetiva e a descrição de espaço de fase quântico para tratar sistemas de spins: Caracterizando o tunelamento de spin e propriedades da molécula de Fe8

Pós-graduação em Física - IFT

Estudo e análise de sistemas de refrigeração industrial integrados a plantas de processo químico

This work approaches the analysis of industrial refrigeration systems applied to a chemical processing industry that, in this case, consists of refrigeration machines, cooling tower system, cold water system and brine system. In this study it is highlighted the function and characteristics of different systems, including the main components, the most important features, their functionality and best practices. The motivation for this work is the fact that refrigeration systems are essential in many industrial processes, presenting a high energy consumption that is related to a significant parcel of production costs. It has aimed to understand the case studied in order to evaluate the energy efficiency of systems and to compare with Carnot efficiency and best available technologies. The assessment aims to identify irregularities, find opportunities and propose solutions that increases the performance of equipment and the overall system efficiency. Therefore, the studies intend to reduce the operation costs and generate gains for the company

Estudo comparativo da proteção da rede secundária de uma distribuidora de energia elétrica utilizando chave fusível e seccionalizador monofásico

The objective of this work is to conduct a comparative study between the fuse key and the single-phase seccionalizador, which are protective equipment used in an electricity distribution networks. This study has also the purpose to reduce the number of electrical power breakdown. Distribution networks are not free from faults, disturbances and failures, then the occurrence of adversities on the network, which may be transient or permanent faults, results in the interruption of electric power. Thus, there are protective systems of distribution networks, which aims to ensure that the electric system continues to function. The incidence of transient faults in the distribution network of this electricity company was used to generate immediate shutdown of customers due to the bad use of fuses as protective equipment by the reclosers. With the use of the fuse switch in the distribution network, there was the immediate shutdown of customers, however, using the single-phase seccionalizador as protective equipment by the reclosers, there are three attempts to restart the electricity power. As the attempts to restart the electricity power are able to eliminate a transient fault, not causing shutdown of any costumer, with the implementation of single-phase sectionalizers to replace the fuses, the number of company shutdowns due to transient faults was reduced by 47.6%

Análise de sistemas de proteção por redundância e bloqueio de energias contra acidentes em prensas e equipamentos rotativos

This monograph presents the main objective of analyzing the redundancy protection systems of protection for redundancy and block of energies against accident in presses and rotating equipment. After understanding two specific goals, on this case, show the systems of protection against accidents in rotating equipments, presses and similar; and discuss the vulnerabilities of current systems of protection against accidents in presses and similar, we will propose a system of autonomous redundancy of Programmable Logic Controller (PLC) operating simultaneously taking online in the event of failure of one of the two. The methodology was worked through a revision of a variety of bibliography, and interpretation of national and international standards as well as access to research on systems, practices used in industrial and companies supplying products and of companies and energy blockages solutions

Análise organizacional de acidentes de trabalho no setor de distribuição de energia elétrica

Pós-graduação em Saúde Coletiva - FMB

Estudo e análise de sistemas de refrigeração industrial integrados a plantas de processo químico

This work approaches the analysis of industrial refrigeration systems applied to a chemical processing industry that, in this case, consists of refrigeration machines, cooling tower system, cold water system and brine system. In this study it is highlighted the function and characteristics of different systems, including the main components, the most important features, their functionality and best practices. The motivation for this work is the fact that refrigeration systems are essential in many industrial processes, presenting a high energy consumption that is related to a significant parcel of production costs. It has aimed to understand the case studied in order to evaluate the energy efficiency of systems and to compare with Carnot efficiency and best available technologies. The assessment aims to identify irregularities, find opportunities and propose solutions that increases the performance of equipment and the overall system efficiency. Therefore, the studies intend to reduce the operation costs and generate gains for the company

Estudo comparativo da proteção da rede secundária de uma distribuidora de energia elétrica utilizando chave fusível e seccionalizador monofásico

The objective of this work is to conduct a comparative study between the fuse key and the single-phase seccionalizador, which are protective equipment used in an electricity distribution networks. This study has also the purpose to reduce the number of electrical power breakdown. Distribution networks are not free from faults, disturbances and failures, then the occurrence of adversities on the network, which may be transient or permanent faults, results in the interruption of electric power. Thus, there are protective systems of distribution networks, which aims to ensure that the electric system continues to function. The incidence of transient faults in the distribution network of this electricity company was used to generate immediate shutdown of customers due to the bad use of fuses as protective equipment by the reclosers. With the use of the fuse switch in the distribution network, there was the immediate shutdown of customers, however, using the single-phase seccionalizador as protective equipment by the reclosers, there are three attempts to restart the electricity power. As the attempts to restart the electricity power are able to eliminate a transient fault, not causing shutdown of any costumer, with the implementation of single-phase sectionalizers to replace the fuses, the number of company shutdowns due to transient faults was reduced by 47.6%

Análise de sistemas de proteção por redundância e bloqueio de energias contra acidentes em prensas e equipamentos rotativos

This monograph presents the main objective of analyzing the redundancy protection systems of protection for redundancy and block of energies against accident in presses and rotating equipment. After understanding two specific goals, on this case, show the systems of protection against accidents in rotating equipments, presses and similar; and discuss the vulnerabilities of current systems of protection against accidents in presses and similar, we will propose a system of autonomous redundancy of Programmable Logic Controller (PLC) operating simultaneously taking online in the event of failure of one of the two. The methodology was worked through a revision of a variety of bibliography, and interpretation of national and international standards as well as access to research on systems, practices used in industrial and companies supplying products and of companies and energy blockages solutions

Análise organizacional de acidentes de trabalho no setor de distribuição de energia elétrica

Pós-graduação em Saúde Coletiva - FMB

Proteção de linhas de transmissão de sistemas VSC-HVDC utilizando limitadores de corrente de falta

Tecnologias HVDC que utilizam conversores do tipo fonte de tensão, o VSC-HVDC, ainda não são completamente difundidas e aplicadas no Brasil, em contraste com outros países que começaram a estudar e empregar este tipo de transmissão. Comparado com o HVDC tradicional, o VSC-HVDC é uma tecnologia de transmissão mais eficiente e pode superar deficiências encontradas na transmissão em corrente contínua convencional. O VSC-HVDC pode ser utilizado de maneira mais eficiente nas novas redes de energia, para alimentar ilhas, integração de geração eólica, renovação das linhas em centros urbanos, aplicações multiterminais e conexão com sistemas fracos. Por se tratar de uma tecnologia recente, o VSC-HVDC ainda não é amplamente adotado e uma das principais limitações da utilização destes sistemas é a sua fragilidade diante faltas na linha de corrente contínua. Neste contexto, limitadores de corrente de falta (LCF) podem ser utilizados para minimizar o impacto das faltas. A ação dos limitadores é benéfica ao sistema durante condições de falta, contudo, ainda assim é necessária a atuação do sistema de proteção para extinguir a condição faltosa. Portanto, este trabalho visa propor e avaliar um novo esquema de proteção que opere de maneira seletiva e confiável para sistemas VSC-HVDC na presença de LCF baseados em materiais supercondutores ou LCF indutivos. Para tanto, foram implementadas quatro funções de proteção tradicionais das linhas em CC, a saber: direcional de corrente, diferencial, sobrecorrente com restrição de tensão e ondas viajantes, e ainda, foi proposta uma nova função de proteção, a de condutância, a qual apresentou o menor tempo de identificação de falta, considerando as faltas mais severas. Adicionalmente, foi avaliado o comportamento destas funções quando o sistema apresenta os LCF em série com a linha. Foi demonstrado que é possível extrair os benefícios dos LCF sem deteriorar a qualidade dos resultados das funções de proteção, o que aumenta a segurança e confiabilidade dos sistemas VSC-HVDC, uma vez que os impactos das faltas são minimizados e as mesmas são identificadas em um curto intervalo de tempo.

Influência da configuração da célula combustível microbiana na geração de energia elétrica a partir da degradação de compostos orgânicos

Nessa pesquisa foram testadas tanto CCM com membranas e sem membranas que tinham por característica reproduzir sistemas de tratamento de esgoto sanitário. A etapa experimental desse trabalho foi dividida entre o Brasil (ensaios com CCM sem a MTP e utilizando esgoto sanitário) e Portugal (ensaios com CCM tradicionais de uma e duas câmaras, utilizando água residuária sintética e a bactéria Lactobacillus pentosus). A execução em dois locais diferentes resultou em um maior aprofundamento e desenvolvimento da pesquisa. As CCM foram avaliadas principalmente quanto ao potencial elétrico e eficiência da degradação de compostos orgânicos (esgoto sanitário e água residuária sintética). Para os dados obtidos no Brasil, as três configurações apresentaram maior diferença na potência em função do modo de operação. A operação intermitente apresentou a maior potência (11 mW/m2) para a CCM cilíndrica de fluxo ascendente, enquanto que operação continua a maior potência (4,2 mW/m2) foi obtida para a CCM retangular de fluxo horizontal, a qual também apresentava uma maior facilidade na manutenção quanto aos eletrodos (adição/remoção). A CCM cúbica de fluxo ascendente devido a sua concepção simples demandava um sistema complementar para o aumento da remoção de DQO. Apesar da baixa potência mensurada para os ensaios realizados no Brasil há de se pontuar que os mesmos foram obtidos para reatores sem membranas e utilizando o esgoto sanitário, o qual apresentou grande sazonalidade. Para a etapa realizada em Portugal, foi possível realizar quinze diferentes ensaios e mais um ensaio específico de crescimento. A maior potência (10,37 mW/m2) foi obtida para CCM de câmara dupla operada de modo contínuo para um tempo de detenção hidráulico (TDH) de 20 horas. A maior potência obtida para a CCM de câmara única foi de 5,53 mW/m2 quando houve a adição do extrato de levedura (função teórica de mediador). A potência da CCM, na maioria das vezes, esteve relacionada à proporção de sólidos voláteis e totais, SV/ST, quantidade de bactérias, pH, características de operação e por fim a configuração da CCM. O ensaio de crescimento revelou a correlação da potência em função da quantidade de bactérias inseridas da massa do biofilme (SV) e mostra-se como uma ferramenta na avaliação da potência das CCM.

Produção de energia por mini e micro hidrelétricas na rede de distribuição de água.

A geração de energia hidrelétrica enfrenta uma crescente restrição a sua expansão, diretamente relacionada a fatores ambientais e da limitação de terrenos com potencial economicamente aproveitável. A partir deste fato, é relacionada uma possível fonte de energia hidrelétrica, resultante do aproveitamento dos potenciais presentes na rede de distribuição de água das cidades, ainda sem nenhum aproveitamento. O desenvolvimento desta fonte de energia se dá com a instalação de mini e micro centrais hidrelétricas nos condutos da rede distribuidora de água. Este trabalho tem por objetivo avaliar o potencial de aproveitamento hidrelétrico por mini e micro hidrelétricas por meio de técnicas de modelagem e de otimização, para agilizar e facilitar o procedimento de identificação dos potenciais e a instalação na rede de abastecimento. O trabalho leva em conta as diversas peculiaridades das redes de distribuição de água e dos equipamentos eletro-hidráulicos, discorrendo sobre a possível complementariedade da geração de energia durante os picos de consumo. Discorre também sobre a contribuição para a rede de distribuição elétrica, na logística e nos custos de implantação além de discutir a tipologia das turbinas capazes de aproveitar o potencial energético. É avaliado, com o auxilio de modelos hidráulicos e de otimização, o posicionamento das centrais geradoras na rede e os possíveis benefícios, restrições e impedimentos ao seu uso, desenvolvendo uma metodologia para facilitar a tomada de decisão quanto ao aproveitamento para geração, ou não, em redes diversas. A construção deste procedimento e ferramenta são desenvolvidos a partir do estudo de caso do sistema distribuidor de água do Município de Piquete no estado de São Paulo, Brasil.

Ajuste e ensaio de sistemas de proteção de geradores síncronos.

Os sistemas de proteção dos elementos da rede elétrica desempenham um papel de fundamental importância na segurança e confiabilidade dos sistemas de potência. A não atuação ou a atuação incorreta dos relés de proteção durante uma falta localizada em um componente da rede pode transformar-se em um evento sistêmico de grandes proporções (blecaute). Esses eventos trazem riscos e elevados prejuízos econômicos à sociedade. A proteção dos geradores síncronos, apesar do alto custo e complexidade deste tipo de equipamento, não recebe a mesma atenção na literatura que a dedicada à proteção de outros elementos da rede, como, por exemplo, a das linhas de transmissão. Isso decorre do menor número de geradores existentes na rede e também da ideia que as faltas neste tipo de equipamento são menos frequentes. Este trabalho aborda os principais aspectos envolvidos com o projeto de um sistema de proteção para geradores síncronos de grande porte. Incialmente, discutese os principais conceitos associados com os geradores, de interesse para a tarefa de proteção. Particular atenção é dedicada às formas de aterramento e aos critérios adotados para projeto do resistor de aterramento utilizado nesse equipamento. Em seguida, apresentam-se as principais funções de proteção aplicáveis aos geradores, particularmente aquelas voltadas para a detecção de faltas nos enrolamentos do estator. Discute-se também os critérios de ajustes dos parâmetros dessas funções. Descreve-se o uso de uma plataforma laboratorial, baseada em simulador de tempo real (RTDS), para ensaio e análise do sistema de proteção visando validar seu correto desempenho frente às possíveis condições operativas que podem ser encontradas em campo. Finalmente, utilizando os conceitos desenvolvidos ao longo do trabalho, desenvolve-se um estudo de caso, onde é realizado o projeto e implementação do sistema de proteção dos geradores de uma usina hidrelétrica hipotética. Para avaliar e analisar o desempenho do sistema de proteção dessa rede exemplo, parametrizou-se o IED G60 (GE) e realizou-se inúmeras simulações na plataforma de testes proposta.

Modelo conceitual para comissionamento de sistemas prediais.

Atualmente, os edifícios, em função dos avanços tecnológicos dos sistemas prediais, necessitam de maior planejamento, detalhamento de projetos, controles de execução e treinamento dos profissionais de operação e manutenção para atender os requisitos de projeto do proprietário, que têm como premissa os conceitos de sustentabilidade, qualidade e desempenho. A presença dos sofisticados sistemas de controle contribui para facilitar o gerenciamento de insumos como água e energia, porém pequenas falhas podem levar a grandes falhas de desempenho. As falhas na concepção dos edifícios têm início com a má interpretação, por parte da equipe técnica, dos requisitos dos proprietários. Assim, é necessário que na concepção do edifício sejam verificados todos os requisitos solicitados pelos proprietários para o edifício durante o seu ciclo de vida. A falha da comunicação percorre toda a cadeia produtiva do edifício gerando falhas de planejamento, projeto, execução e manutenção. O comissionamento é um processo para atender aos requisitos de projeto do proprietário, documentar as fases do ciclo de vida dos edifícios, capacitar os profissionais de operação e manutenção, com o objetivo de evitar as falhas, diminuir desperdícios e retrabalhos, melhorar a qualidade, o desempenho e a sustentabilidade dos edifícios. O comissionamento é mais difundido em sistemas prediais de ar condicionado e de iluminação tendo como meta a alta eficiência energética e a economia de água, sendo pouco utilizado no Brasil. Neste contexto, o objetivo desta pesquisa é propor um modelo conceitual de comissionamento para sistemas prediais. A metodologia adotada para o desenvolvimento do modelo, utiliza a pesquisa bibliográfica como procedimento técnico. Para elucidar em que fase o comissionamento é aplicado, este foi relacionado com os outros conceitos utilizados no ciclo de vida do edifício como a coordenação de projeto, o gerenciamento de execução, o gerenciamento de facilidades, a qualidade, o desempenho, a sustentabilidade. Para o desenvolvimento do modelo conceitual é apresentado um fluxo das fases do ciclo de vida e respectivas etapas do comissionamento e outro fluxo com a relação de documentos gerados em cada fase. O resultado, ou seja, o modelo conceitual dá as diretrizes para o desenvolvimento de um comissionamento por meio da descrição das atividades, das competências e dos produtos gerados em cada etapa do comissionamento, conforme as fases do ciclo do edifício. Este trabalho contribui para difundir o comissionamento e embasar a sua aplicação em edifícios.

Estudo sobre a interação de métodos anti-ilhamento para sistemas fotovoltaicos conectados à rede de distribuição de baixa tensão com múltiplos inversores.

Este trabalho estuda a interação entre os métodos anti-ilhamento aplicados em sistemas fotovoltaicos residenciais, operando simultaneamente em uma rede de distribuição de baixa tensão. Os sistemas fotovoltaicos em geral interagem entre si, com a rede de distribuição da concessionária e com outras fontes de geração distribuída. Uma consequência importante dessa interação é a ocorrência do ilhamento, que acontece quando as fontes de geração distribuída fornecem energia ao sistema elétrico de potência mesmo quando esta se encontra eletricamente isolada do sistema elétrico principal. A função anti-ilhamento é uma proteção extremamente importante, devendo estar presente em todos os sistemas de geração distribuída. Atualmente, são encontradas diversas técnicas na literatura. Muitas delas oferecem proteção adequada quando um inversor está conectado à linha de distribuição, mas podem falhar quando dois ou mais funcionam simultaneamente, conectados juntos ou próximos entre si. Dois destes métodos são analisados detalhadamente nesse estudo, avaliados em uma rede de distribuição residencial de baixa tensão. Os resultados obtidos mostram que a influência de um método sobre o outro é dependente da predominância de cada um deles dentro do sistema elétrico. Contudo, nas condições analisadas o ilhamento foi detectado dentro do limite máximo estabelecido pelas normas pertinentes.