Estudo sobre o panorama da energia elétrica no Brasil e tendências futuras

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEB

Aplicação da teoria fuzzy no controle de sistemas de geração de energias alternativas

This paper presents the application and use of a methodology based on fuzzy theory and simulates its use in intelligent control of a hybrid system for generating electricity, using solar energy, photovoltaic and wind. When using a fuzzy control system, it reached the point of maximum generation of energy, thus shifting all energy generated from the alternative sources-solar photovoltaic and wind, cargo and / or batteries when its use not immediately. The model uses three variables used for entry, which are: wind speed, solar radiation and loading the bank of batteries. For output variable has to choose which of the batteries of the battery bank is charged. For the simulations of this work is used MATLAB software. In this environment mathematical computational are analyzed and simulated all mathematical modeling, rules and other variables in the system described fuzzy. This model can be used in a system of control of hybrid systems for generating energy, providing the best use of energy sources, sun and wind, so we can extract the maximum energy possible these alternative sources without any prejudice to the environment.

Análise dos padrões de vento no Estado de Alagoas

Com o objetivo de identificar áreas do Estado de Alagoas com boas perspectivas de aproveitamento eólico, comparou-se dados de velocidade e direção do vento observados por torres anemométricas do projeto Atlas Eólico e Disseminação da Tecnologia Eólica no Estado de Alagoas. A série utilizada é de 12/2007 a 11/2008 e o estudo focou três regiões distintas: Litoral, Agreste e Sertão. Os padrões médios com maiores velocidades do vento ocorreram na região do Agreste (7,1 ±1,2 ms-1 mensal), seguido do Sertão (6,8 ±0,9 ms-1 mensal) e Litoral ( 5,3 ±0,8 ms-1 mensal). A regularidade da velocidade e a pouca variabilidade de direção do vento torna Alagoas uma ótima opção para a instalação de aerogeradores.

Gráfico interactivo de las relaciones derivativas entre palabras del español

[ES] La aplicación Gráfico interactivo de las relaciones derivativas entre palabras del español se centra en realizar un tratamiento a la información recabada en la tesis Sistema computacional de la gestión morfológica del español, de toda la información que contiene esta tesis este proyecto hace uso recogiendo cualquier palabra introducida por el usuario, buscando su forma canónica y devolviendo en forma gráfica la familia de palabras relacionada con esta, mediante un grafo. Esta aplicación web tiene como objetivo hacer amena la legibilidad y consulta de la información mencionada. Para lograr este objetivo se ha desarrollado una interfaz muy sencilla para el usuario, en la que éste solo tiene que introducir una palabra y relacionarla mediante un click. Una vez realizada la búsqueda, la aplicación permite al usuario interactuar con el grafo, pudiendo moverlo por la pantalla a su antojo, también tiene la función de mostrar los hijos de un nodo hoja al pasar el puntero por encima de éste y al hacer doble click sobre un nodo hoja, sea hijo o nieto de la raíz, devolviendo un nuevo grafo con el nodo seleccionado como raíz del mismo y mostrando sus hijos y nietos si los tuviera.

Gestión de pacientes de un Servicio de Urgencias Hospitalarias

[ES] Un servicio de urgencias de una zona ofrece asistencia sanitaria y tiene como principal objetivo atender la patología urgente que acude al hospital y el nivel de compromiso que se asume consiste en diagnosticar, tratar y estabilizar, en la medida posible, dicha patología urgente. Otro objetivo es gestionar la demanda de atención urgente por parte del ciudadano a través de un sistema de selección prioritaria inicial (Triaje) que selecciona, prioriza, organiza y gestiona la demanda de atención. Para poder controlar y realizar el trabajo de la forma más eficaz se utilizan herramientas de gestión necesarias para el control de los pacientes, desde que se realiza su ingreso en el servicio de urgencias hasta el alta del mismo. Las aplicaciones desarrolladas son las siguientes: Gestión de Pacientes en Urgencias: Esta aplicación asignará un estado inicial al paciente y permitirá ir cambiando el estado del mismo usando el método del Triaje (valoración), el más difundido en la medicina de urgencias. Además, se podrán solicitar pruebas diagnósticas y la visualización de marcadores de analíticas para comprobar su evolución. Finalmente, se podrá desarrollar un informe de alta para el paciente. Informadores de Urgencias: La aplicación gestiona la localización física del paciente dentro del servicio de urgencias, permitiendo asimismo el cambio entre las distintas localizaciones y el control para la información a los familiares de los mismos, pudiendo almacenar los familiares y teléfonos de contactos para que estos puedan ser informados. El desarrollo se ha realizado utilizando el MVC (modelo - vista - controlador) que es patrón de arquitectura que separa los datos de una aplicación, la interfaz gráfica de usuario y la lógica de control de componentes. El software utilizado para el desarrollo de las aplicaciones es CACHÉ de Intersystems que permite la creación de una base de datos multidimensional. El modelo de objetos de Caché se basa en el estándar ODMG (Object Database Management Group, Grupo de gestión de bases de datos de objetos) y soporta muchas características avanzadas. CACHÉ dispone de Zen, una biblioteca completa de componentes de objetos preconstruidos y herramientas de desarrollo basadas en la tecnología CSP (Caché Server Pages) y de objetos de InterSystems. ZEN es especialmente apropiado para desarrollar una versión Web de las aplicaciones cliente/servidor creadas originalmente con herramientas como Visual Basic o PowerBuilder.

Estudio y análisis de las necesidades computacionales de un parque eólico

[ES] La energía eólica es una de las fuentes de energía renovable más importante hoy día con un continuo crecimiento a nivel mundial. España también ha apostado por las renovables y más concretamente por la energía eólica, materializándose con importantes instalaciones en gran parte de las comunidades autónomas entre ellas, Canarias. Con la realización de este trabajo se pretende estudiar el potencial eólico disponible en la zona donde se pretenda instalar o mantener un parque eólico, empleando para ello la ayuda de un supercomputador, el cual se encargará, por medio de un software de predicción meteorológica, que ayudarán en la decisión de dónde ubicar un parque eólico y, posteriormente, en la fase de explotación, predecir la potencia que un parque eólico inyectará en la red eléctrica con la antelación suficiente para que permita planificar las centrales de reserva de generación de energía tradicional u otras acciones que se consideren de interés. Durante el desarrollo del trabajo emplearemos el software “WRF” de predicción meteorológica. Esto generará un alto coste computacional y es por lo que proponemos realizar los cálculos empleando la ayuda de un supercomputador. Para concluir el trabajo mostraremos las características del supercomputador Atlante, situado en Las Palmas de Gran Canaria, y analizaremos el coste que le supondría a una empresa, la compra o el alquiler de un supercomputador.

Aplicación en tiempo real para el control de señales en empotrados

[ES] Este software pretende dar soporte a la monitorización y control de señales provenientes de distintos dispositivos electrónicos a través de un sistema empotrado con un sistema operativo en tiempo real que proporcione las herramientas necesarias para cumplir con los requisitos de tiempo que se plantean. Para ello la aplicación se divide en varios procesos encargados de la lectura y configuración de las distintas señales, control de eventos anómalos (interrupciones, fallos del sistema, etc),  almacenamiento en una base de datos de la información generada y una interfaz de usuario vía web que permita la monitorización del sistema en su conjunto.

Non-Linear Analysis and Design of Synchronous Bearingless Multiphase Permanent Magnet Machines and Drives

A two-dimensional model to analyze the distribution of magnetic fields in the airgap of a PM electrical machines is studied. A numerical algorithm for non-linear magnetic analysis of multiphase surface-mounted PM machines with semi-closed slots is developed, based on the equivalent magnetic circuit method. By using a modular structure geometry, whose the basic element can be duplicated, it allows to design whatever typology of windings distribution. In comparison to a FEA, permits a reduction in computing time and to directly changing the values of the parameters in a user interface, without re-designing the model. Output torque and radial forces acting on the moving part of the machine can be calculated. In addition, an analytical model for radial forces calculation in multiphase bearingless Surface-Mounted Permanent Magnet Synchronous Motors (SPMSM) is presented. It allows to predict amplitude and direction of the force, depending on the values of torque current, of levitation current and of rotor position. It is based on the space vectors method, letting the analysis of the machine also during transients. The calculations are conducted by developing the analytical functions in Fourier series, taking all the possible interactions between stator and rotor mmf harmonic components into account and allowing to analyze the effects of electrical and geometrical quantities of the machine, being parametrized. The model is implemented in the design of a control system for bearingless machines, as an accurate electromagnetic model integrated in a three-dimensional mechanical model, where one end of the motor shaft is constrained to simulate the presence of a mechanical bearing, while the other is free, only supported by the radial forces developed in the interactions between magnetic fields, to realize a bearingless system with three degrees of freedom. The complete model represents the design of the experimental system to be realized in the laboratory.

The APSEL4D Monolithic Active Pixel Sensor and its Usage in a Single Electron Interference Experiment

We have realized a Data Acquisition chain for the use and characterization of APSEL4D, a 32 x 128 Monolithic Active Pixel Sensor, developed as a prototype for frontier experiments in high energy particle physics. In particular a transition board was realized for the conversion between the chip and the FPGA voltage levels and for the signal quality enhancing. A Xilinx Spartan-3 FPGA was used for real time data processing, for the chip control and the communication with a Personal Computer through a 2.0 USB port. For this purpose a firmware code, developed in VHDL language, was written. Finally a Graphical User Interface for the online system monitoring, hit display and chip control, based on windows and widgets, was realized developing a C++ code and using Qt and Qwt dedicated libraries. APSEL4D and the full acquisition chain were characterized for the first time with the electron beam of the transmission electron microscope and with 55Fe and 90Sr radioactive sources. In addition, a beam test was performed at the T9 station of the CERN PS, where hadrons of momentum of 12 GeV/c are available. The very high time resolution of APSEL4D (up to 2.5 Mfps, but used at 6 kfps) was fundamental in realizing a single electron Young experiment using nanometric double slits obtained by a FIB technique. On high statistical samples, it was possible to observe the interference and diffractions of single isolated electrons traveling inside a transmission electron microscope. For the first time, the information on the distribution of the arrival time of the single electrons has been extracted.

Studio, simulazione e verifica sperimentale di tecniche di controllo per convertitori multilivello modulari

L’evoluzione dei componenti elettronici di potenza ed il conseguente sviluppo dei convertitori statici dell’energia elettrica hanno consentito di ottenere un’elevata efficienza energetica, sia nell’ambito degli azionamenti elettrici, sia nell’ambito della trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica. L’efficienza energetica è una questione molto importante nell’attuale contesto storico, in quanto si sta facendo fronte ad una elevatissima richiesta di energia, sfruttando prevalentemente fonti di energia non rinnovabili. L’introduzione dei convertitori statici ha reso possibile un notevolissimo incremento dello sfruttamento delle fonti di energia rinnovabili: si pensi ad esempio agli inverter per impianti fotovoltaici o ai convertitori back to back per applicazioni eoliche. All’aumentare della potenza di un convertitore aumenta la sua tensione di esercizio: le limitazioni della tensione sopportabile dagli IGBT, che sono i componenti elettronici di potenza di più largo impiego nei convertitori statici, rendono necessarie modifiche strutturali per i convertitori nei casi in cui la tensione superi determinati valori. Tipicamente in media ed alta tensione si impiegano strutture multilivello. Esistono più tipi di configurazioni multilivello: nel presente lavoro è stato fatto un confronto tra le varie strutture esistenti e sono state valutate le possibilità offerte dall’architettura innovativa Modular Multilevel Converter, nota come MMC. Attualmente le strutture più diffuse sono la Diode Clamped e la Cascaded. La prima non è modulare, in quanto richiede un’apposita progettazione in relazione al numero di livelli di tensione. La seconda è modulare, ma richiede alimentazioni separate e indipendenti per ogni modulo. La struttura MMC è modulare e necessita di un’unica alimentazione per il bus DC, ma la presenza dei condensatori richiede particolare attenzione in fase di progettazione della tecnica di controllo, analogamente al caso del Diode Clamped. Un esempio di possibile utilizzo del convertitore MMC riguarda le trasmissioni HVDC, alle quali si sta dedicando un crescente interesse negli ultimi anni.

Requirements definition and testing of the new version of multi-mission generic monitoring system (GEMS) v 4.4 for operations at Eumetsat

EUMETSAT (www.eumetsat.int) e’ l’agenzia europea per operazioni su satelliti per monitorare clima, meteo e ambiente terrestre. Dal centro operativo situato a Darmstadt (Germania), si controllano satelliti meteorologici su orbite geostazionarie e polari che raccolgono dati per l’osservazione dell’atmosfera, degli oceani e della superficie terrestre per un servizio continuo di 24/7. Un sistema di monitoraggio centralizzato per programmi diversi all’interno dell’ambiente operazionale di EUMETSAT, e’ dato da GEMS (Generic Event Monitoring System). Il software garantisce il controllo di diverse piattaforme, cross-monitoring di diverse sezioni operative, ed ha le caratteristiche per potere essere esteso a future missioni. L’attuale versione della GEMS MMI (Multi Media Interface), v. 3.6, utilizza standard Java Server Pages (JSP) e fa uso pesante di codici Java; utilizza inoltre files ASCII per filtri e display dei dati. Conseguenza diretta e’ ad esempio, il fatto che le informazioni non sono automaticamente aggiornate, ma hanno bisogno di ricaricare la pagina. Ulteriori inputs per una nuova versione della GEMS MMI vengono da diversi comportamenti anomali riportati durante l’uso quotidiano del software. La tesi si concentra sulla definizione di nuovi requisiti per una nuova versione della GEMS MMI (v. 4.4) da parte della divisione ingegneristica e di manutenzione di operazioni di EUMETSAT. Per le attivita’ di supporto, i test sono stati condotti presso Solenix. Il nuovo software permettera’ una migliore applicazione web, con tempi di risposta piu’ rapidi, aggiornamento delle informazioni automatico, utilizzo totale del database di GEMS e le capacita’ di filtri, insieme ad applicazioni per telefoni cellulari per il supporto delle attivita’ di reperibilita’. La nuova versione di GEMS avra’ una nuova Graphical User Interface (GUI) che utilizza tecnologie moderne. Per un ambiente di operazioni come e’ quello di EUMETSAT, dove l’affidabilita’ delle tecnologie e la longevita’ dell’approccio scelto sono di vitale importanza, non tutti gli attuali strumenti a disposizione sono adatti e hanno bisogno di essere migliorati. Allo stesso tempo, un’ interfaccia moderna, in termini di visual design, interattivita’ e funzionalita’, e’ importante per la nuova GEMS MMI.

Mikrobielle Prozesskontrolle in Biogasanlagen durch Monitoring der Kohlenstoff-Isotopenverhältnisse im Gasbereich

Der zunehmende Anteil von Strom aus erneuerbaren Energiequellen erfordert ein dynamisches Konzept, um Spitzenlastzeiten und Versorgungslücken aus der Wind- und Solarenergie ausgleichen zu können. Biogasanlagen können aufgrund ihrer hohen energetischen Verfügbarkeit und der Speicherbarkeit von Biogas eine flexible Energiebereitstellung ermöglichen und darüber hinaus über ein „Power-to-Gas“-Verfahren bei einem kurzzeitigen Überschuss von Strom eine Überlastung des Stromnetzes verhindern. Ein nachfrageorientierter Betrieb von Biogasanlagen stellt jedoch hohe Anforderungen an die Mikrobiologie im Reaktor, die sich an die häufig wechselnden Prozessbedingungen wie der Raumbelastung im Reaktor anpassen muss. Eine Überwachung des Fermentationsprozesses in Echtzeit ist daher unabdingbar, um Störungen in den mikrobiellen Gärungswegen frühzeitig erkennen und adäquat entgegenwirken zu können. rnBisherige mikrobielle Populationsanalysen beschränken sich auf aufwendige, molekularbiologische Untersuchungen des Gärsubstrates, deren Ergebnisse dem Betreiber daher nur zeitversetzt zur Verfügung stehen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde erstmalig ein Laser-Absorptionsspektrometer zur kontinuierlichen Messung der Kohlenstoff-Isotopenverhältnisse des Methans an einer Forschungsbiogasanlage erprobt. Dabei konnten, in Abhängigkeit der Raumbelastung und Prozessbedingungen variierende Isotopenverhältnisse gemessen werden. Anhand von Isolaten aus dem untersuchten Reaktor konnte zunächst gezeigt werden, dass für jeden Methanogenesepfad (hydrogeno-troph, aceto¬klastisch sowie methylotroph) eine charakteristische, natürliche Isotopensignatur im Biogas nachgewiesen werden kann, sodass eine Identifizierung der aktuell dominierenden methanogenen Reaktionen anhand der Isotopen-verhältnisse im Biogas möglich ist. rnDurch den Einsatz von 13C- und 2H-isotopen¬markierten Substraten in Rein- und Mischkulturen und Batchreaktoren, sowie HPLC- und GC-Unter¬suchungen der Stoffwechselprodukte konnten einige bislang unbekannte C-Flüsse in Bioreaktoren festgestellt werden, die sich wiederum auf die gemessenen Isotopenverhältnisse im Biogas auswirken können. So konnte die Entstehung von Methanol sowie dessen mikrobieller Abbauprodukte bis zur finalen CH4-Bildung anhand von fünf Isolaten erstmalig in einer landwirtschaftlichen Biogasanlage rekonstruiert und das Vorkommen methylotropher Methanogenesewege nachgewiesen werden. Mithilfe molekularbiologischer Methoden wurden darüber hinaus methanoxidierende Bakterien zahlreicher, unbekannter Arten im Reaktor detektiert, deren Vorkommen aufgrund des geringen O2-Gehaltes in Biogasanlagen bislang nicht erwartet wurde. rnDurch die Konstruktion eines synthetischen DNA-Stranges mit den Bindesequenzen für elf spezifische Primerpaare konnte eine neue Methode etabliert werden, anhand derer eine Vielzahl mikrobieller Zielorganismen durch die Verwendung eines einheitlichen Kopienstandards in einer real-time PCR quantifiziert werden können. Eine über 70 Tage durchgeführte, wöchentliche qPCR-Analyse von Fermenterproben zeigte, dass die Isotopenverhältnisse im Biogas signifikant von der Zusammensetzung der Reaktormikrobiota beeinflusst sind. Neben den aktuell dominierenden Methanogenesewegen war es auch möglich, einige bakterielle Reaktionen wie eine syntrophe Acetatoxidation, Acetogenese oder Sulfatreduktion anhand der δ13C (CH4)-Werte zu identifizieren, sodass das hohe Potential einer kontinuierlichen Isotopenmessung zur Prozessanalytik in Biogasanlagen aufgezeigt werden konnte.rn

Framework Orchestration e Applicazioni Mobili/Wearable con GUI Adattative

in questo elaborato sono trattati i temi delle Adaptive User Interface e dell'Internet Of Things nei sistemi mobili. Il primo attraverso l'orchestrazione e la definizione di un'architettura framework in grado di fornire allo sviluppatore tutti gli strumenti di base per la realizzazione di interfacce grafiche capaci di esibire un comportamento adattativo a livello di singoli componenti. il secondo,invece, attraverso lo studio della tecnologia DQuid applicata ad un caso d'uso reale nel quale si prevedeva la connessione di un applicazione mobile iOS con un sistema per il parcheggio in garage di un'autovettura ed il monitoraggio delle informazioni relative.

Identification of adequate neurally adjusted ventilatory assist (NAVA) during systematic increases in the NAVA level

Neurally adjusted ventilatory assist (NAVA) delivers airway pressure (P(aw)) in proportion to the electrical activity of the diaphragm (EAdi) using an adjustable proportionality constant (NAVA level, cm·H(2)O/μV). During systematic increases in the NAVA level, feedback-controlled down-regulation of the EAdi results in a characteristic two-phased response in P(aw) and tidal volume (Vt). The transition from the 1st to the 2nd response phase allows identification of adequate unloading of the respiratory muscles with NAVA (NAVA(AL)). We aimed to develop and validate a mathematical algorithm to identify NAVA(AL). P(aw), Vt, and EAdi were recorded while systematically increasing the NAVA level in 19 adult patients. In a multistep approach, inspiratory P(aw) peaks were first identified by dividing the EAdi into inspiratory portions using Gaussian mixture modeling. Two polynomials were then fitted onto the curves of both P(aw) peaks and Vt. The beginning of the P(aw) and Vt plateaus, and thus NAVA(AL), was identified at the minimum of squared polynomial derivative and polynomial fitting errors. A graphical user interface was developed in the Matlab computing environment. Median NAVA(AL) visually estimated by 18 independent physicians was 2.7 (range 0.4 to 5.8) cm·H(2)O/μV and identified by our model was 2.6 (range 0.6 to 5.0) cm·H(2)O/μV. NAVA(AL) identified by our model was below the range of visually estimated NAVA(AL) in two instances and was above in one instance. We conclude that our model identifies NAVA(AL) in most instances with acceptable accuracy for application in clinical routine and research.