Mathematical analysis of maximum power generated by photovoltaic systems and fitting curves for standard test conditions

The rural electrification is characterized by geographical dispersion of the population, low consumption, high investment by consumers and high cost. Moreover, solar radiation constitutes an inexhaustible source of energy and in its conversion into electricity photovoltaic panels are used. In this study, equations were adjusted to field conditions presented by the manufacturer for current and power of small photovoltaic systems. The mathematical analysis was performed on the photovoltaic rural system I- 100 from ISOFOTON, with power 300 Wp, located at the Experimental Farm Lageado of FCA/UNESP. For the development of such equations, the circuitry of photovoltaic cells has been studied to apply iterative numerical methods for the determination of electrical parameters and possible errors in the appropriate equations in the literature to reality. Therefore, a simulation of a photovoltaic panel was proposed through mathematical equations that were adjusted according to the data of local radiation. The results have presented equations that provide real answers to the user and may assist in the design of these systems, once calculated that the maximum power limit ensures a supply of energy generated. This real sizing helps establishing the possible applications of solar energy to the rural producer and informing the real possibilities of generating electricity from the sun.

Irrigacao por sulco com e sem utilizacao da agua de escoamento superficial.

Compararam-se dois sistemas de irrigacao por sulcos. Um deles constou da aplicacao de vazoes constantes, atraves de sifoes, para valores de R iguais a 0,26; 1 e 2. O outro constou de reutilizacao da agua escoada para valores de R iguaia a 0,5, 1 e 2. Observaram-se decrescimos nas perdas por percolacao, enquanto as eficiencias de aplicaca oe de distribuicao aumentaram, o mesmo acontecendo com as perdas por escoamento em ambos os sistemas de irrigacao, quando o valor de R aumentou. A eficiencia de irrigacao cresceu com o valor de R, quando se reutilizou a agua de escoamento, ocorrendo o inverso quando nao se reutilizou esta agua. Foram feitas determinacoes quanto a flutuacao da vazao de escoamento disponivel durante a irrigacao de cinco setores consecutivos, visando o dimensionamento de sistemas de irrigacao com reutilizacao desta agua.

Fachadas ventiladas. Avaliação de sistema de camada de vidro duplo ventilado

Dissertação de Mestrado, Energias Renováveis e Gestão de Energia, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2014

Estratégias para intervenções de reparação e reforço em estruturas de betão armado

Já se passaram algumas décadas desde que o betão é o principal material de construção que ergue cidades e estruturas nas civilizações contemporâneas. Num passado não muito longínquo, a área da durabilidade, manutenção e prevenção das estruturas de betão não foi vista como prioridade, chegando a ser negligenciada, por consequência hoje existem graves problemas nalgumas construções de betão. Por outro lado, devido ao excedente de construção habitacional em Portugal e à, a atual conjuntura económica/financeira que a Europa atravessa, o setor da construção tem sofrido um abrandamento acentuado. A consciência e postura de sustentabilidade das novas gerações e entidades competentes, acentuou a necessidade de preservar, reparar e reforçar muito do património no parque habitacional português e europeu. O projeto de intervenção numa estrutura nunca é abordada da mesma maneira, não existem duas estruturas iguais, e há particularidades neste tipo de projetos que não existem num projeto de uma estrutura nova. Para intervir numa estrutura já construída é necessário um conhecimento abrangente em várias temáticas, tais como: regulamentação, métodos de avaliação de segurança, definição das características mecânicas dos materiais, técnicas de reparação e reforço, metodologias de diagnostico e intervenção, comportamento estrutural, etc. Atualmente existe muita informação acerca da temática de reparação e reforço de estruturas de betão armado, no entanto há ainda alguma falta de documentação onde a informação aparece de forma integral e objetiva. Consideando o apresentado anteriormente, tentou-se compilar informação sobre os principais assuntos que interessam a um projeto de reparação/reforço de estruturas de betão armado, nomeadamente as normas e legislação aplicável, exemplos de metodologias de inspeção e intervenção, os principais ensaios em laboratório e in situ para caracterização dos materiais, principais técnicas de reparação/reforço. Sobre este tópico e a título de exemplo, aprofundou-se com mais detalhe as considerações relativas ao dimensionamento com reforço com FRP´s.

Projeto de drenagem superficial.

Informação física; Crítérios de dimensionamento; Estruturas hidraúlicas.

Estudo da resistência ao fogo de pilares de aço inserido em paredes

O comportamento ao fogo de pilares de aço inseridos em paredes de edifícios é substancialmente diferente dos pilares quando isolados. O contacto com as paredes provoca por um lado um efeito de redução das temperaturas, revelando-se de certa forma favorável em termos de comportamento ao fogo, mas por outro lado provocando um aquecimento diferencial das secções levando ao aparecimento de esforços desfavoráveis (momentos fletores) nos pilares, aumentando a instabilidade. Este último fenómeno designa-se de “Thermal Bowing”, provocado pelo aquecimento diferencial, deve ser avaliado por uma quantificação rigorosa das temperaturas nos perfis de aço. O estudo foi realizado em dois níveis, numérico e experimental. Foram testados pilares inseridos em paredes de alvenaria, tanto com a alma paralela como perpendicular à parede. Pretendeu-se assim, avaliar o efeito da ação térmica diferencial no comportamento estrutural dos pilares e concluir qual o efeito das paredes sobre estes na sua resistência estrutural. Foram ainda alvo de análise o nível de carregamento e a esbelteza do pilar. Compararam-se os resultados dos ensaios experimentais com os estudos numéricos, reproduzindo as condições utilizadas nos ensaios experimentais, por forma a contribuir para o desenvolvimento/melhoria dos métodos de dimensionamento dos pilares em situação de incêndio. O programa experimental comportou a realização de ensaios em pilares de aço de secção H, embebidos em paredes. A modelação numérica dos ensaios foi realizada utilizando o programa de computador de elementos finitos ABAQUS, elaborando-se uma análise geométrica e material não - linear. Os principais resultados deste trabalho de investigação foram uma melhor avaliação da evolução de temperaturas na secção transversal dos pilares de aço com aquecimento diferencial, inseridos em paredes, deslocamentos, forças de restrição e esforço axial daí decorrentes. A partir destes resultados, realizou-se uma análise detalhada do deslocamento do centro de gravidade ao longo do tempo, provocada pela degradação das propriedades mecânicas do aço.

De patrones a parámetros : una evaluación de los patrones espaciales en los pabellones de la Serpentine Gallery (2000-2015)

La actual realidad socioeconómica, marcada por la (r)evolución tecnológica de los último años y la explosión demográfica y urbana, conlleva dos grandes problemas. Por un lado el cambio climático derivado de la sobreexplotación de los recursos y energías no-renovables, y por otro, la pérdida de las identidades y procesos culturales específicos provocada por la globalización. Ante ellos, diversos autores plantean sacar partido de las propias tecnologías y la nueva sociedad en red para dar una respuesta acorde al momento actual. Las herramientas computacionales permiten una mayor complejidad de los diseños alcanzando una optimización de recursos y procesos, minimizando su impacto ambiental. Frente a la producción en masa y la pérdida de identidad, el planteamiento informático de problemas globales permite pasar de la producción en masa del siglo pasado a la ‘customización’ en masa al dar respuestas específicas para cada contexto. Por otro lado es necesario que esos procesos computacionales conecten y hagan partícipes del diseño a los diferentes actores sociales implicados. Es por ello que esta investigación se basará en los patrones espaciales de Christopher Alexander y otros modelos algorítmicos de diseño por ordenador puesto que estos describen soluciones paramétricas a conflictos recurrentes de diseño de arquitectura. Su planteamiento permite que cada solución base genere respuestas específicas, a la vez que esta es corregida y optimizada por todos sus utilizadores al poder ser compartida digitalmente. Con ello se busca que el diseño de arquitectura responda a criterios objetivos basados en la experiencia y la crítica participativa y democrática basada en los patrones, de tal modo que los diseños no surjan de un planteamiento top-down impuesto y cerrado, sino que en ellos gane importancia la participación activa de los actores sociales implicados en la definición y uso de los mismos. Por último, esta investigación procura mostrar cómo los patrones pueden jugar un papel determinante en la conceptualización abstracta del diseño, mientras que otros métodos algorítmicos alcanzarán fases del proyecto más concretas. De este modo, los patrones digitales que se pretenden se centran en la customización del diseño, mientras que el uso que le dan otros autores persigue la optimización del mismo. Para ello la investigación recurrirá al análisis de los pabellones de verano de la Serpentine Gallery como casos de estudio en los que comprobar la repercusión de los patrones en el diseño de arquitectura actual y su posible adaptación al diseño paramétrico.

Análise comparativa entre simuladores de linha de fluxo e diferenças finitas para um reservatório de petróleo submetido a injeção de água

Water injection is the most widely used method for supplementary recovery in many oil fields due to various reasons, like the fact that water is an effective displacing agent of low viscosity oils, the water injection projects are relatively simple to establish and the water availability at a relatively low cost. For design of water injection projects is necessary to do reservoir studies in order to define the various parameters needed to increase the effectiveness of the method. For this kind of study can be used several mathematical models classified into two general categories: analytical or numerical. The present work aims to do a comparative analysis between the results presented by flow lines simulator and conventional finite differences simulator; both types of simulators are based on numerical methods designed to model light oil reservoirs subjected to water injection. Therefore, it was defined two reservoir models: the first one was a heterogeneous model whose petrophysical properties vary along the reservoir and the other one was created using average petrophysical properties obtained from the first model. Comparisons were done considering that the results of these two models were always in the same operational conditions. Then some rock and fluid parameters have been changed in both models and again the results were compared. From the factorial design, that was done to study the sensitivity analysis of reservoir parameters, a few cases were chosen to study the role of water injection rate and the vertical position of wells perforations in production forecast. It was observed that the results from the two simulators are quite similar in most of the cases; differences were found only in those cases where there was an increase in gas solubility ratio of the model. Thus, it was concluded that in flow simulation of reservoirs analogous of those now studied, mainly when the gas solubility ratio is low, the conventional finite differences simulator may be replaced by flow lines simulator the production forecast is compatible but the computational processing time is lower.

Avaliação da abertura de filtração de geotêxteis sob confinamento e parcialmente colmatados

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016.

Simulador de escoamento multifásico em poços de petróleo (SEMPP)

The multiphase flow occurrence in the oil and gas industry is common throughout fluid path, production, transportation and refining. The multiphase flow is defined as flow simultaneously composed of two or more phases with different properties and immiscible. An important computational tool for the design, planning and optimization production systems is multiphase flow simulation in pipelines and porous media, usually made by multiphase flow commercial simulators. The main purpose of the multiphase flow simulators is predicting pressure and temperature at any point at the production system. This work proposes the development of a multiphase flow simulator able to predict the dynamic pressure and temperature gradient in vertical, directional and horizontal wells. The prediction of pressure and temperature profiles was made by numerical integration using marching algorithm with empirical correlations and mechanistic model to predict pressure gradient. The development of this tool involved set of routines implemented through software programming Embarcadero C++ Builder® 2010 version, which allowed the creation of executable file compatible with Microsoft Windows® operating systems. The simulator validation was conduct by computational experiments and comparison the results with the PIPESIM®. In general, the developed simulator achieved excellent results compared with those obtained by PIPESIM and can be used as a tool to assist production systems development

Analisi e rifunzionalizzazione dell'edificio ex Caserma dei Carabinieri di Meldola (FC) ad uso comunità alloggio per anziani

Il progetto preliminare realizzato nella tesi, prevede la rifunzionalizzazione dell' edifico ex Caserma dei Carabinieri, in una Comunita' Alloggio per anziani. L'intervento è incentrato sul recupero architettonico, sull'adeguamento igienico-sanitario e al dimensionamento degli spazi della nuova attivita' attraverso l'uso delle normative vigenti. Particolare attenzione è stata data al progetto funzionale nella fase di metaprogettazione.

Modelação térmica e hidrodinâmica de condensadores para aplicação em sistema de recuperação de energia térmica de veículos automóveis

A recuperação da energia térmica do escape afigura-se como uma vertente com importância relevante para o aumento da eficiência energética dos motores de combustão interna, tendo benefícios em termos económicos e ambientais. O presente trabalho centra-se no estudo e dimensionamento do condensador a integrar num sistema de ciclo de Rankine, tendo-se optado pela seleção de um permutador de placas do tipo “chevron”. O permutador para efeitos de cálculo é dividido em três zonas distintas: i) pré-arrefecedor; ii) condensador e iii) sub-arrefecedor. O presente estudo apresenta uma revisão bibliográfica alargada para o coeficiente de transferência de calor por convecção e perda de carga associada ao escoamento. Para cada zona do permutador são utilizados três fluidos de trabalho distintos: água, etanol e R245fa. Para o fluido refrigerante considerou-se água. Tendo em conta a revisão bibliográfica efetuada, foram implementados modelos para a perda de carga e para a transferência de calor no permutador, atendendo à seleção do fluido de trabalho e ao fluido refrigerante. Os resultados obtidos permitiram verificar que a utilização do fluido de trabalho água, conduz a um condensador mais compacto. Por último é efetuada a otimização do sistema, mediante alteração da temperatura de funcionamento do permutador. Os resultados permitiram verificar a diminuição da temperatura de saída do fluido refrigerante possibilita: i) uma redução do volume do permutador; ii) uma diminuição da perda de carga associada.

Determinação de respostas dinâmicas não medidas

A determinação das propriedades dinâmicas de uma estrutura é um aspeto bastante importante para a determinação do comportamento dinâmico dessa estrutura. A análise dinâmica do sistema faz já parte do projeto e dimensionamento de uma estrutura pois ao longo dos anos foram surgindo vários problemas com vibrações na estrutura que podem ter várias consequências, fadiga acelerada, desconforto no caso de ser uma estrutura utilizada por pessoas regularmente ou até mesmo a rotura da estrutura. Esta análise, tal como uma análise estática, geralmente parte de um modelo analítico ou numérico, chamados métodos diretos, obtendo depois os resultados que serão esperados na realidade. No entanto, em estruturas complexas, onde possam haver ligações do tipo aparafusadas, rebitadas, soldadas ou ainda apoios elásticos ou cintas, torna-se mais complicado realizar o modelo analítico ou numérico do sistema pois é mais difícil encontrar as propriedades dos vários materiais ou pode mesmo ser complicado chegar a determinada união para medir. Assim, começaram a ser utilizados os chamados métodos inversos, onde se partem de resultados obtidos experimentalmente para assim se conseguir identificar as propriedades do sistema. As funções de resposta em frequência (FRF) tornaram-se num dos recursos mais usados neste tipo de método pois representam a resposta de um sistema a uma excitação, ou seja, resultados obtidos experimentalmente, e a partir delas é possível determinar todos os modelos do sistema, modal e espacial. Esta ferramenta tem sido bastante estudada e foram já desenvolvidos métodos de acoplamento que permitem ir medindo experimentalmente subestruturas e depois formar a estrutura global. Neste trabalho é abordada a questão onde não se conhecem as respostas dinâmicas da estrutura e se procura estimar essas respostas a partir do conhecimento numérico de parte da estrutura.

Ligação microestaca / estrutura – estudo do comportamento da interface calda / betão existente

Na reabilitação de edifícios e pontes, o recurso a microestacas como técnica de reforço e recalçamento de fundações pode ser feito através de diferentes tipos de ligação entre a microestaca e a fundação da estrutura a reforçar. A escolha da solução depende das condicionantes e das solicitações previstas para cada intervenção. Este trabalho foca-se nas ligações seladas de microestacas como solução de reforço e recalçamento de fundações. As ligações seladas de microestacas carecem de normas e regulamentos próprios de dimensionamento, levando os projetistas a basearem-se em experiências anteriores e nos códigos estruturais existentes adaptando-os a cada caso de reabilitação. Tendo em vista complementar os estudos já realizados em ligações seladas de microestacas, nomeadamente o estudo realizado por Gómez et al.(2005) e posteriormente o estudo realizado por Veludo (2012), este trabalho tem por objetivos principais avaliar a influência do tratamento da superfície do furo de selagem e do confinamento passivo na capacidade de ligações seladas na tensão de rotura da aderência na interface calda / betão. Para atingir os objetivos propostos foi elaborado um trabalho experimental em que se realizaram 26 ensaios à compressão de varões selados em furos realizados em provetes cilíndricos sem e com confinamento de armaduras passivas. Para avaliar a influência dos parâmetros identificados na capacidade da ligação foram fabricados provetes com quatro diferentes superfícies do furo de selagem (lisas, rugosas, indentadas com anéis e indentadas em hélice) sem armadura transversal de confinamento e provetes com superfície do furo de selagem indentada com anéis e com 4 diferentes níveis de confinamento passivo conferido por armaduras transversais. Verificou-se que os parâmetros avaliados condicionam fortemente a aderência na interface calda / betão, assim como os modos rotura observados. As superfícies indentadas e maiores percentagens de confinamento permitem aumentar a capacidade e a ductilidade da ligação. Os resultados obtidos com os provetes confinados estão em linha com as prescrições com os atuais códigos de betão armado em relação à influência do confinamento conferido por armaduras transversais e acrescentam resultados importantes para a análise e dimensionamento de ligações seladas em fundações de betão armado existentes

Projeto de estrutura de betão armado – Análise comparativa de dois softwares

O presente relatório de estágio tem como propósito, a descrição das atividades realizadas no estágio de carácter curricular para o âmbito do curso de Mestrado em Engenharia Civil – Construções Civis. Este relatório trata um caso de estudo de uma moradia, para a realização de um projeto de estabilidade. O propósito da análise estrutural para a moradia, vem com a necessidade do projeto de arquitetura ter sido concebido no gabinete da empresa, não existindo ainda o seu projeto de estabilidade. O estudo passa pela realização de modelos estruturais realizados em dois softwares de cálculo automático, um disponibilizado pela empresa e outro aprendido em período académico. Os dois softwares de cálculo utilizados foram: o CypeCad 2016 e o Robot Structural Analysis Professional 2015 versão estudante. É feita uma abordagem quanto ao funcionamento e condições de inserção de dados que cada software, identificando as ações e valores característicos, selecionados para o seu cálculo estrutural do caso de estudo. Com o decorrer do estudo, verificou-se que existem várias opções na inserção de dados relativos às ações na estrutura, podendo ser criada uma modelação de forma automática, isto é, através de dados pré-definidos que se encontram na base de dados do software de acordo com a regulamentação escolhida, ou de uma forma mais manual, onde o utilizador pode inserir os valores que pretende, mediante de uma introdução de um maior número de dados. Com esta realidade, fez-se uma análise comparativa dos modelos gerados de forma automática e de forma manual em cada software de cálculo. Com a criação dos modelos concluída e calculada, fez-se uma comparação dos esforços para alguns elementos estruturais, verificando as diferenças de resultados, e fazendo a sua análise. Por fim, foi efetuado o dimensionamento estrutural da moradia com recurso ao software utilizado pela empresa e gerados todos os seus desenhos do projeto de estabilidade para o caso de estudo.