Sensor IoT para monitorización de consumo de energía en continua

Hoy en día la mayor parte de los sensores de energía IoT (Internet of Things) están orientados a la medida de corriente alterna (AC). No son aptos para monitorizar equipos que no estén conectados a la red eléctrica (baterías, paneles fotovoltaicos, etc.) o que formen parte de otros equipos más grandes y que estén situados detrás del transformador (ej. aceleradores de cómputo en supercomputadores). El presente trabajo tiene como objetivo principal construir un sistema, con una instalación sencilla y reducida, que permita la monitorización de consumo de dispositivos conectados a corriente continua. Toda la información recogida será mostrada a través de una interfaz web, que nos permitirá observar los cambios en el consumo en tiempo real con un intervalo de actualización especificado por el usuario. Además el sistema será robusto, con bajo coste de implementación y permitirá una alta escalabilidad, ya que el objetivo del proyecto es que sea escalable a nivel de centro de datos o institución.

Sistemas de iluminación de altas prestaciones aplicados a bienes de interés cultural

Esta memoria de tesis recoge el trabajo realizado con el objetivo de proponer mejoras en los sistemas que se utilizan para la iluminación de bienes de interés cultural. Para poder conseguir este objetivo, se han estudiado los procesos que relacionan la iluminación con la visualización y el deterioro de los materiales que componen los bienes culturales. Se ha desarrollado una metodología de caracterización óptica precisa adaptada al estudio de bienes culturales, que permite medir el factor de reflectancia con una alta precisión, tanto espectralmente como en el posicionamiento espacial del área medida. La metodología desarrollada se ha utilizado para la caracterización óptica de cuatro bienes culturales de muy alta relevancia, las obras “Mujer en Azul” y “Guernica”, del pintor Pablo Picasso, expuestas en el Museo Nacional Centro de Arte Reina Sofía, la obra “Muchacho con turbante y ramillete de flores” del pintor Michiel Sweerts, perteneciente a la colección Thyssen-Bornemisza y las pinturas rupestres de la Cueva del Castillo, en Puente Viesgo, incluidas en la lista de Patrimonio Mundial de la UNESCO. El análisis de los datos obtenidos tras el proceso de caracterización ha permitido por un lado generar una base de datos espectrales para la evaluación del estado de conservación de los bienes estudiados y por otro ha servido como herramienta de análisis objetivo de los resultados visibles tras procesos de restauración. Se ha desarrollado una metodología de optimización de la distribución espectral de fuentes de iluminación aplicadas a bienes culturales, la optimización está basada en criterios de conservación y percepción que pueden variar en función de las necesidades específicas de cada caso de aplicación. La metodología permite asignar distinta importancia a los diferentes parámetros a optimizar de modo que hace posible encontrar soluciones individualizadas para problemas específicos. Se ha aplicado dicha metodología en la iluminación de cuatro paneles de arte rupestre en la “Cueva del Castillo” (Puente Viesgo), y se ha desarrollado un sistema de iluminación utilizando la tecnología LED que ilumina los paneles de arte rupestre con una distribución espectral optimizada para producir un mínimo daño sobre la pintura rupestre, un máximo contraste entre el color de la pintura y el color de la piedra sobre la que está pintada y una mínima diferencia entre el color de la pintura observado bajo el iluminante propuesto y bajo un iluminante similar al que utilizó el autor de las pinturas.

Cova dels Jurats at Calescoves (Alaior, Minorca). A Cave Shrine in the Talayotic context?

Excavations carried out in the Cova dels Jurats between 2010 and 2012 served to establish that, unlike the rest of the caves Calescoves, this one functioned as a sanctuary, with two different phases. The first one corresponds to the Final Talayotic Period, as the first cave shrine documented in the Talayotic culture. In Roman times, the place was still used as a sanctuary, but with a totally different ritual, linked to the inscriptions discovered at the entrance of the cave.

Aplicação dos Sistemas de Informação Geográfica nas energias renováveis: o potencial da energia solar na ilha de São Vicente – Cabo Verde

Informação Geográfica (SIG) ao estudo das energias renováveis, tendo como caso avaliar o potencial solar na ilha de São Vicente do arquipélago de Cabo Verde. A energia do sol é a principal fonte de energia renovável, e está disponível em quase todas as regiões do planeta. Quantificar o potencial energético solar de um lugar ou região é indispensável, para avaliar as potencialidades de produção de energia fotovoltaica. Outro fator importante prende-se com ordenamento territorial associado à exploração desses recursos energéticos, pelo que devem ser avaliadas as condições técnicas, ambientais e económicas, quando se pretende instalar parques para a produção de energia fotovoltaica. Assim, neste trabalho foram aplicadas as ferramentas SIG, para quantificar a radiação solar mensal e anual da ilha de São Vicente, arquipélago de Cabo Verde, através do modelo Solar Analyst. Numa segunda fase, aplicou-se a técnica de análise multicritério em combinação com os SIGs para definir as áreas mais favoráveis para a instalação de parques de produção de energia elétrica a partir da energia solar. Para o cálculo da radiação solar na ilha de São de Vicente, utilizou-se o modelo digital de terreno (MDT) e a latitude da ilha como parâmetros de entrada ao modelo. Para a análise multicritério definiram-se um conjunto de critérios que devem ser considerados na implementação de parques solares, nomeadamente, a disponibilidade de radiação solar existente na área, a distância à rede de transporte de energia elétrica e à rede viária, o declive do terreno, o uso e ocupação do solo e a proximidade às linhas de água. Para auxiliar na atribuição dos pesos aos critérios utilizados na análise aplicou-se a método Analytic Hierarchy Process (AHP). As áreas resultantes do processo da análise multicritério, foram confrontadas com a Carta de Condicionantes do esquema regional de ordenamento da ilha de São Vicente, aferindo a conformidade das propostas e reajustes subsequentes, de modo a obter os resultados finais.

Sistema avanzado de alarmas para el reactor RA6.

Los sistemas de alarmas constituyen un elemento clave en las plantas modernas de procesos industriales. A lo largo de los años, los mismos han ido evolucionando de la mano del importante desarrollo en la industria del software, para pasar de ser simples paneles de anunciación y lámparas cableadas hasta complejos sistemas inteligentes que asisten al operador en sus funciones de operación. En el desarrollo de este trabajo se planteó diseñar un Sistema Avanzado de Alarmas para el Reactor Nuclear de Investigación RA6 contemplando las nuevas tecnologías existentes para incorporar mejoras a la actual sala de control. Para ello se trabajó siguiendo la metodología propuesta por la guía de diseño de sistemas de alarmas ANSI / ISA- SP-18. Para asistir al diseño y la verificación del sistema se utilizó un modelo termohidráulico de la planta desarrollado en Matlab/Simulink. Entre las nuevas herramientas incorporadas en el prototipo final obtenido se pueden mencionar: creación de archivos históricos, asignación de prioridades, supresiones de alarmas según estado operativo, filtrado y agrupamiento de alarmas.

Modelo predictivo de radiación solar mediante técnicas de machine learning: aplicación a la isla de Gran Canaria

Programa de doctorado: Tecnología Industrial. La fecha de publicación es la fecha de lectura.

Sistema avanzado de alarmas para el reactor RA6.

Los sistemas de alarmas constituyen un elemento clave en las plantas modernas de procesos industriales. A lo largo de los años, los mismos han ido evolucionando de la mano del importante desarrollo en la industria del software, para pasar de ser simples paneles de anunciación y lámparas cableadas hasta complejos sistemas inteligentes que asisten al operador en sus funciones de operación. En el desarrollo de este trabajo se planteó diseñar un Sistema Avanzado de Alarmas para el Reactor Nuclear de Investigación RA6 contemplando las nuevas tecnologías existentes para incorporar mejoras a la actual sala de control. Para ello se trabajó siguiendo la metodología propuesta por la guía de diseño de sistemas de alarmas ANSI / ISA- SP-18. Para asistir al diseño y la verificación del sistema se utilizó un modelo termohidráulico de la planta desarrollado en Matlab/Simulink. Entre las nuevas herramientas incorporadas en el prototipo final obtenido se pueden mencionar: creación de archivos históricos, asignación de prioridades, supresiones de alarmas según estado operativo, filtrado y agrupamiento de alarmas.

A influência de decisões arquitetônicas na eficiência energética do Campus vol. 1/UFRN

Building design is an effective way to achieve HVAC energy consumption reduction. However, this potentiality is often neglected by architects due to the lack of references to support design decisions. This works intends to propose architectural design guidelines for energy efficiency and thermal performance of Campus/UFRN buildings. These guidelines are based on computer simulations results using the software DesignBuilder. The definition of simulation models has begun with envelope variables, partially done after a field study of thirteen buildings at UFRN/Campus. This field study indicated some basic envelope patterns that were applied in simulation models. Occupation variables were identified with temperature and energy consumption monitoring procedures and a verification of illumination and equipment power, both developed at the Campus/UFRN administration building. Three simulation models were proposed according to different design phases and decisions. The first model represents early design decisions, simulating the combination of different types of geometry with three levels of envelope thermal performance. The second model, still as a part of early design phase, analyses thermal changes between circulation halls lateral and central and office rooms, as well as the heat fluxes and monthly temperatures in each circulation hall. The third model analyses the influence of middle-design and detail design decisions on energy consumption and thermal performance. In this model, different solutions of roofs, shading devices, walls and external colors were simulated. The results of all simulation models suggest a high influence of thermal loads due to the incidence of solar radiation on windows and surfaces, which highlights the importance of window shading devices, office room orientation and absorptance of roof and walls surfaces

Concentrador solar multi-modo

El objeto de la invención es un captador solar constituido por un concentrador cilindroparabólico (CCP) aislado térmicamente (4), una cubierta de vidrio en su plano de apertura (1), un absorbedor tubular situado en su foco por el que circula un fluido caloportador (3), con o sin encapsulamiento de vidrio (2), y un mecanismo de lamas rotativas absorbedoras (5). El invento permite, mediante la rotación de las lamas, optar entre un modo de operación en concentración solar en el absorbedor focal para el aprovechamiento de la radiación solar directa (3) y un modo de operación en placa plana convencional para aprovechamiento de la radiación solar global (6). Su uso se propone como parte de instalaciones solares térmicas con el fin de a) alimentar con un solo elemento procesos que presentan demandas combinadas de baja y media temperatura en función de su programación temporal o estacional, b) permitir un aprovechamiento solar suplementario en instalaciones de CCP durante períodos de radiación directa reducida y c) contar con capacidad adicional de regulación de temperatura y radiación.

Exergetic, energetic, economic and environmental evaluation of concentrated solar power plants in Libya

The PhD project addresses the potential of using concentrating solar power (CSP) plants as a viable alternative energy producing system in Libya. Exergetic, energetic, economic and environmental analyses are carried out for a particular type of CSP plants. The study, although it aims a particular type of CSP plant – 50 MW parabolic trough-CSP plant, it is sufficiently general to be applied to other configurations. The novelty of the study, in addition to modeling and analyzing the selected configuration, lies in the use of a state-of-the-art exergetic analysis combined with the Life Cycle Assessment (LCA). The modeling and simulation of the plant is carried out in chapter three and they are conducted into two parts, namely: power cycle and solar field. The computer model developed for the analysis of the plant is based on algebraic equations describing the power cycle and the solar field. The model was solved using the Engineering Equation Solver (EES) software; and is designed to define the properties at each state point of the plant and then, sequentially, to determine energy, efficiency and irreversibility for each component. The developed model has the potential of using in the preliminary design of CSPs and, in particular, for the configuration of the solar field based on existing commercial plants. Moreover, it has the ability of analyzing the energetic, economic and environmental feasibility of using CSPs in different regions of the world, which is illustrated for the Libyan region in this study. The overall feasibility scenario is completed through an hourly analysis on an annual basis in chapter Four. This analysis allows the comparison of different systems and, eventually, a particular selection, and it includes both the economic and energetic components using the “greenius” software. The analysis also examined the impact of project financing and incentives on the cost of energy. The main technological finding of this analysis is higher performance and lower levelized cost of electricity (LCE) for Libya as compared to Southern Europe (Spain). Therefore, Libya has the potential of becoming attractive for the establishment of CSPs in its territory and, in this way, to facilitate the target of several European initiatives that aim to import electricity generated by renewable sources from North African and Middle East countries. The analysis is presented a brief review of the current cost of energy and the potential of reducing the cost from parabolic trough- CSP plant. Exergetic and environmental life cycle assessment analyses are conducted for the selected plant in chapter Five; the objectives are 1) to assess the environmental impact and cost, in terms of exergy of the life cycle of the plant; 2) to find out the points of weakness in terms of irreversibility of the process; and 3) to verify whether solar power plants can reduce environmental impact and the cost of electricity generation by comparing them with fossil fuel plants, in particular, Natural Gas Combined Cycle (NGCC) plant and oil thermal power plant. The analysis also targets a thermoeconomic analysis using the specific exergy costing (SPECO) method to evaluate the level of the cost caused by exergy destruction. The main technological findings are that the most important contribution impact lies with the solar field, which reports a value of 79%; and the materials with the vi highest impact are: steel (47%), molten salt (25%) and synthetic oil (21%). The “Human Health” damage category presents the highest impact (69%) followed by the “Resource” damage category (24%). In addition, the highest exergy demand is linked to the steel (47%); and there is a considerable exergetic demand related to the molten salt and synthetic oil with values of 25% and 19%, respectively. Finally, in the comparison with fossil fuel power plants (NGCC and Oil), the CSP plant presents the lowest environmental impact, while the worst environmental performance is reported to the oil power plant followed by NGCC plant. The solar field presents the largest value of cost rate, where the boiler is a component with the highest cost rate among the power cycle components. The thermal storage allows the CSP plants to overcome solar irradiation transients, to respond to electricity demand independent of weather conditions, and to extend electricity production beyond the availability of daylight. Numerical analysis of the thermal transient response of a thermocline storage tank is carried out for the charging phase. The system of equations describing the numerical model is solved by using time-implicit and space-backward finite differences and which encoded within the Matlab environment. The analysis presented the following findings: the predictions agree well with the experiments for the time evolution of the thermocline region, particularly for the regions away from the top-inlet. The deviations observed in the near-region of the inlet are most likely due to the high-level of turbulence in this region due to the localized level of mixing resulting; a simple analytical model to take into consideration this increased turbulence level was developed and it leads to some improvement of the predictions; this approach requires practically no additional computational effort and it relates the effective thermal diffusivity to the mean effective velocity of the fluid at each particular height of the system. Altogether the study indicates that the selected parabolic trough-CSP plant has the edge over alternative competing technologies for locations where DNI is high and where land usage is not an issue, such as the shoreline of Libya.

Análises de elementos arquitetônicos de proteção solar em edificações institucionais na cidade de Natal/RN Diretrizes projetuais

The present work concerns the use of shade elements as architectural elements to block sunlight in public buildings. In a city like Natal, (5o South) the incidence of sunrays in any type of design should be a constant concern for all the architects. Besides, this habit of avoiding insolation in the environment is not a common practice. Within this context, the present work has the objective to dig deep into the knowledge of solar control, studying some cases and verifying its function according to the orientation and the original design of the building, having in mind if the shade elements usually used in the region have achieved their purpose of providing protection against the incidence of direct sun rays. This study considers the position of the shade element (horizontal and vertical), the angle formed between them and the respective facades, and the local of the buildings in relation to their orientation during the summer, winter and equinox solstice. As supporting instruments the solar map of the city and the protractor, for measuring shade angles, were used. It was concluded that in all the cases studied, it was not possible to obtain the maximum use of the elements. It was verified that the best type of shade element (more efficient) for the city of Natal is the mixed type (horizontal and vertical) and that the vertical shade elements are more efficient in the early mornings and late afternoon. The horizontal shade elements are used more effective at midday. We intend to present the results of this study to the architects in the region in order to show them the correct ways of using the shade elements according to the possible orientation on the facade, as a supporting tool at the time of designing a project as well as a subsidy for further discussions on the elaboration of the new urban standards for the city of Natal/RN

Concentrating solar power + desalination plants (CSP+D): models and performance analysis

Tese submetida à Universidade de Lisboa, Instituto Superior Técnico e aprovada em provas públicas para a obtenção do Grau de Doutor em Sistemas Sustentáveis de Energia.

Eficiência Energética, Gestão de Energia e Integração de Renováveis em Instalações Hospitalares

A presente dissertação é o resultado de um estudo realizado entre Março de 2015 e Março de 2016 centrado no tema Eficiência Energética nos Edifícios, no âmbito da Dissertação do 2º ano do Mestrado em Engenharia Eletrotécnica – Sistemas Elétricos de Energia no Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP). Atualmente, os edifícios são responsáveis por cerca de 40% do consumo de energia na maioria dos países da europa. Energia consumida, principalmente, no aquecimento, arrefecimento e na alimentação de aparelhos elétricos. Os hospitais, como grandes edifícios, são grandes consumidores de energia e, na maioria dos países europeus, situam-se entre os edifícios públicos menos eficientes. Neste contexto, representam um tipo de edifícios cuja atividade apresenta um potencial de poupança energético importante. O tipo de atividade aí desenvolvida, aliada às especificidades do sector da saúde, faz deste tipo de edifícios um alvo de análise e otimização energética bastante apetecível. O presente trabalho passa pelo estudo do potencial para a eficiência energética de um hospital situado na zona do Porto. Foi, inicialmente, efetuado um levantamento das necessidades energéticas, de modo a identificar os sectores prioritários de atuação. Este estudo conta com a análise dos consumos obtidos através do processo de monitorização, substituição da iluminação existente por uma mais eficiente, a instalação de painéis solares para reduzir o consumo destinado às águas quentes sanitárias, a substituição de caldeira a diesel por caldeira a biomassa, substituição de um chiller por um mais eficiente, entre outros. Os consumos registados no hospital em estudo serão comparados com um plano nacional (Eficiência Energética e Hídrica no Sistema Nacional de Saúde), para, desta forma, se perceber quais os consumos do hospital em estudo, quando comparados com outros hospitais.

Análise comparativa de um sistema de refrigeração solar

Nesta dissertação são comparadas duas tecnologias de refrigeração. Uma tecnolo-gia é um sistema que usa a energia elétrica para fazer funcionar um ciclo de com-pressão de vapor, sistema comum em instalações de refrigeração. A outra solução é um sistema de absorção, em que a energia necessária para o funcionamento do sistema é energia térmica obtida através de coletores solares térmicos. Estas tecnologias são estudadas e comparadas para a refrigeração de um arma-zém de produtos agrícolas à temperatura constante de 5ºC para a região de Alque-va, região onde estão a ser desenvolvidos projetos hortofrutícolas a que estão as-sociadas necessidades de preservação dos produtos que envolvem refrigeração e em que a acessibilidade à rede elétrica é reduzida. É mostrado que a tecnologia do sistema de absorção com os coletores se apresenta a médio prazo mais vantajosa em termos económicos e ambientais; Abstract: Comparative analysis of a solar refrigeration system In this dissertation two refrigeration technologies are compared when used for the same objective. One is a technology using the electric energy to operate a vapour compression cycle, commonly used in refrigerated installations. The alternative technology is an absorption system driven by thermal energy, provided by solar thermal collectors. Both technologies are studied and compared for the refrigeration of an agricultural products warehouse at a constant temperature of 5ºC in the Alqueva region, where horticultural projects are being developed with associated needs of preservation of the products involving refrigeration, and where accessibility to the electrical grid is reduced. In the referred conditions it was shown that the absorption technology with collec-tors in the medium term surpasses the usual compression system, both from eco-nomic and environmental viewpoints.

Hábitos de fotoprotección en los niños que concurren a Dermatología Pediátrica del Centro Hospitalario Pereira Rosell: Photoprotective habits in children seen at the Pediatric Dermatology Unit of CHPR

Introducción: la exposición a la radiación ultravioleta durante la infancia y la adolescencia juega un papel trascendente en el desarrollo futuro del cáncer de piel. Los niños se exponen al sol tres veces más que los adultos y antes de los 21 años se ha recibido entre el 50 y el 80 % de la radiación solar total. Objetivo: conocer qué saben los padres de la población objetivo sobre los efectos del sol en la piel y los ojos, y cuáles son sus hábitos de fotoprotección, los de sus hijos y los factores relacionados con ello. Métodos: estudio transversal a padres de niños que concurrieron a la policlínica de Dermatología Pediátrica del Centro Hospitalario Pereira Rossell durante los meses de octubre 2013 a enero 2014. Resultados: se entrevistó a un total de 100 padres, la media de edad de los hijos fue de 7,85 años, el 62% de los niños eran provenientes de familias de bajo nivel socioeconómico y educacional. El 43% de los encuestados respondió que le gusta estar bronceados, en comparación con un 28% que no le gusta. La medida de fotoprotección más utilizada tanto por padres (73%) como por hijos (86%) fue el protector solar, seguida de los lentes de sol en los adultos y del uso rutinario de sombrero en los niños. Conclusiones: los métodos utilizados se basan en gran medida en el uso de protectores solares con un uso inadecuado de los mismos en gran parte de los encuestados.