Monitoração e análise de grandezas da qualidade da energia elétrica em processos industriais utilizando instrumentação virtual

O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de aquisição de dados elétricos de cargas motrizes no processo industrial de sistema de rede automatizada baseado em instrumentação virtual, permitindo a monitoração e análise de distúrbios relacionados à Qualidade de Energia Elétrica (QEE) em regime permanente, como variação de tensão, distorção harmônica e desequilíbrio de tensão, onde os resultados possam ser visualizados em uma interface amigável e intuitiva ao usuário e armazenados de maneira conveniente em um banco de dados. Este sistema é uma solução viável por ter baixo custo na sua implementação e flexível para a monitoração e análise de parâmetros de QEE nos processos industriais quando comparada com a instrumentação tradicional.

Análise da influência dos solutos Zr e Ti sobre as propriedades mecânica, elétrica e de termorresistência de uma liga Al-Cu-Fe-Si destinada a Tx e a Dx de energia elétrica

O contexto energético mundial apresenta um aumento constante do consumo de energia elétrica no último século, desta forma exigindo a pesquisa de novos materiais para a aplicação em cabos e fios condutores de eletricidade. A partir destas demandas por novos materiais, desenvolveu-se uma análise da influência dos solutos zircônio e titânio na modificação de características importantes de uma liga Al-Cu-Fe-Si, destinada a ser o meio condutor de energia elétrica, almejando obter propriedades termorresistentes. Para a realização deste estudo, as ligas foram obtidas por fundição direta em lingoteira metálica em formato “U”, a partir do Al-EC, fixando-se na liga-base os teores de 0,05% Cu, [0,24 a 0,28]% Fe e 0,7% de Si, e em seguida, inserindo-se os teores de 0,26% Zr e 0,26% Ti. O experimento foi dividido em duas etapas, ETAPA A e ETAPA B, respectivamente, com o intuito de se avaliar as características mecânicas, elétricas e estruturais das ligas. Os corpos de prova após laminação a frio (nos diâmetros 2,7; 3,0; 3,8 e 4,0 mm) foram analisados sem tratamento térmico (STT) e com tratamento térmico (CTT): 230 ºC por uma hora, de acordo com o protocolo COPEL, 310 ºC e 390 ºC por uma hora, visando avaliar a ermorresistência em temperaturas mais elevadas, a estabilidade térmica e analisar as microestruturas desenvolvidas em tais tratamentos térmicos (TT). Verificou-se que o Ti tem maior capacidade de refinar o grão em relação ao Zr, que apresenta grãos menos refinados, porém com melhores propriedades físicas e apresentando-se termorresistente.

Estudo da viabilidade técnica, econômica e ambiental da substituição de um banco de resistências elétricas de aquecedores por uma caldeira alimentada por biomassa de paletes residuais na indústria de laminação

Given the increasing demand for fossil fuels to power the engines of the global economy, and also the slow process of synthesis of oil, it becomes necessary to develop new sources of renewable energy in addition to improve promising sources that already exist, turning them competitive. Based on this, biomass is shown very promising between the most popular energy sources due to its availability, applicability, and above all, the fact of not emitting green house gases when analyzing the whole carbon cycle. In this sense, this work presents, through an environmental, technical and economic analysis, the impact in an aluminum mill of replacing the use of electricity, in one process, by a boiler fueled with biomass from waste process of packaging the finished product with pallets. Thus, besides the reduction of CO2 emissions, financial gains are targeted, since the main goal of the corporations that require such power is to maximize its profits

Redução de consumo de energia eletrica a partir de reaproveitamento de energia termica com uso de ciclo rankine orgânico

This paper is proposed the usage of an Organic Rankine Cycle (ORC) along with waste heat recovery from an inconstant heat source. This method of waste heat recovery with intermittent heat source is part of a technical viability study. This paper also brings up the usage of thermal energy storage as heat source for the ORC. This paper is based on a heat treatment company study in which a natural gas furnace is explored. Data such as mass flow, temperature and specific waste gas heat from this furnace are used through calculations. Calculations are made also based on furnace cycles. This viability study considers a series of working fluids such as ammonia, benzene, R113 and R134a. Results point out that ORC with out thermal storage and using refrigerant fluid ammonia is the best alternative

A energia solar fotovoltaica e seu mercado no Brasil

A energia solar fotovoltaica tem se destacado como uma opção de fonte energética limpa e muito confiável. No entanto, é a Europa que detém a maior representatividade fotovoltaica no mercado mundial, indo contra o senso comum de que seriam os países pertencentes ao Cinturão do Sol aqueles com a maior capacidade instalada. Apesar das condições favoráveis para o desenvolvimento da fonte, o Brasil possui um mercado muito deficitário, contando apenas com poucos projetos de incentivo para levar eletricidade para comunidades carentes afastadas dos centros de geração ou das redes de distribuição. O país carece de programas exclusivos para a energia solar fotovoltaica que proporcionem incentivos ao mercado, a fim de impulsionar a indústria local e estimular o investimento no longo prazo para a maior diversificação da matriz energética brasileira. Assim, o presente estudo buscou ilustrar e analisar o cenário do mercado brasileiro atual da energia solar fotovoltaica, apresentando seus saldos comerciais com os quatro principais mercados mundiais para a fonte: Europa, EUA, Japão e China, segundo os dados disponibilizados pelo banco de dados Aliceweb para os itens 8541401, 8541402 e 8541403, classificados segundo a NCM

Estudo sobre iluminação e banco de capacitores de uma típica indústria metalúrgica

The use of electricity for obtaining light has been quite an issue currently discussed, either through new technologies that are emerging, the quest for greater efficiency, reduced waste and rational use. This work comprises a lighting design applied to a metallurgical based Brazilian Standard 5413 which mentions levels of luminance for interior and, in the case of this work, for a sandblasting booth. Ways to improve the workplace and luminosity presented before the project and also after its implementation are discussed. Technologies are chosen guided by technical calculations according to the illuminance values they want to reach for the environment studied. All pertinent design features are critically analyzed and discussed, and at the end proposals are presented, relating to each other in a comparative framework, so the best solution is applied in a practical way in the enclosure. Results are also presented concerning the maintenance of a bank of capacitors to correct the power factor for the metals studied company

Sistema de gerenciamento de energia para controle de carga/descarga entre baterias de lítio e ultracapacitores, envolvendo sistema de tração elétrica com frenagem regenerativa

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Efeito das dimensões dos corpos de prova na resistência à flexão de compósitos restauradores

The aim of this study was to evaluate the influence of specimen size, in comparison with the ISO Standard, on the three point flexural strength of resin composite restorative materials Filtek Supreme and Filtek Z-250. Forty specimens were fabricated for each material with the following length, width and thickness measurements (n = 10): 1) 20 × 2 × 2 mm (ISO 4049); 2) 10 × 2 × 1 mm; 3) 10 × 1 × 1 mm; 4) 8 × 0.8 × 0.8 mm. The composites were inserted in a single increment into two-piece metal device and light-polymerized. The specimens were dry stored at 37 ± 1 °C and protected from light for 7 days. After this period, flexural strength was measured by three-point flexure test using MTS 810 equipment, with a load cell of 10 kN at a speed of 0.5 mm/min. For the evaluated sizes, the results showed significant variability (p = 0.00) with values when compared with the ISO Standard (116.700 MPa), being statistically higher for the test specimens measuring 10 × 1 × 1 mm (142.530 MPa), similar for those of 10  ×  2  ×  1  mm (115.815 MPa) and lower for those of 8 × 0.8 × 0.8 mm (86.650 MPa). There was statistical equality (p = 0.08) for the studied composites (Filtek Supreme, 125.270 MPa; Filtek Z-250, 108.130 MPa). Specimens measuring 10 × 2 × 1 mm provided flexural strength values equivalent to those obtained in the sizes recommended by the ISO 4049 standard, with lower consumption of material, energy and time.

Otimização de sistemas de distribuição de energia elétrica radiais usando programação cônica de segunda ordem inteira mista

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Impacto da energia de micro-ondas na sinterização da zircônia odontológica

Pós-graduação em Odontologia Restauradora - ICT

Uso da avaliação do ciclo de vida para a determinação na redução de emissões de gases do efeito estufa e do consumo de energia associados a reciclagem de EPS

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Estudo de propriedades da resina acrílica termoativada por energia de micro-ondas frente às variações nos procedimentos de inclusão

On heat cured acrylic resins by microwaves energy the action of electromagnetic waves on methylmethacrylate promote the polymerization process. However, part of this energy is absorbed by the gypsum present in the flask and the function of this gypsum is to maintain the characteristics of specimen, nevertheless is unknown in the literature as the amount of water present in this gypsum affects the characteristics of acrylic resin. The proposal of this study was verified if dried gypsum influenced in some properties of the acrylic resins thermally activated by microwaves: presence of porosity, microhardness, roughness, flexural strength and dimensional change. Two different types of acrylic resin for complete denture were utilized: Lucitone 550 e Vipi-Wave and groups were formed: Lucitone 550, polymerization by microwave energy without gypsum treatment; Lucitone 550, polymerization by microwave energy with pretreatment gypsum; Vipi-Wave by microwave energy without gypsum treatment; Vipi Wave, polymerization by microwave energy with pretreatment gypsum; Lucitone 550 control group polymerization in hot water bath. For both situations were performed analysis of microhardness and porosity three different metallic shaped specimens were formed with followed dimensions: 2,0x2,0x2,0cm (8cm3); 2,0x2,0x1,0 (4cm3) e 2,0x2,0x0,5 (2cm3). Standardized wax specimens was used to prepare groups (n=9) and included in glass fiber flasks. The gypsum dry was made by microwave oven cycle (10min and 600W) and then the flasks were maintained in dry oven during two hours. Polymerizations of specimens were made and then polished. Wax patterns #7 obtained from the metal were embedded in plastic flask and following the processes of pressing and polymerization of the resin according to established groups. To evaluate the flexural strength, specimens 65mm x 10mm x 3.0mm from metallic patterns in bar format were made. ...

Applicazione di una metodologia LCA all'impiego di biomasse legnose a fini energetici: un confronto tra la produzione di energia termica da cippato e da pellet

Con questo studio si è volto effettuare un confronto tra la generazione di energia termica a partire da cippato e da pellet, con particolare riferimento agli aspetti di carattere ambientale ed economico conseguenti la produzione delle due differenti tipologie di combustibile. In particolare, si sono ipotizzate due filire, una di produzione del cippato, una del pellet, e per ciascuna di esse si è condotta un'Analisi del Ciclo di Vita, allo scopo di mettere in luce, da un lato le fasi del processo maggiormente critiche, dall'altro gli impatti sulla salute umana, sugli ecosistemi, sul consumo di energia e risorse. Quest'analisi si è tradotta in un confronto degli impatti generati dalle due filiere al fine di valutare a quale delle due corrisponda il minore. E' stato infine effettuato un breve accenno di valutazione economica per stimare quale tipologia di impianto, a cippato o a pellet, a parità di energia prodotta, risulti più conveniente.

Sulla ricerca del minimo dei consumi per vetture sportive

La ricerca oggetto di questa tesi, come si evince dal titolo stesso, è volta alla riduzione dei consumi per vetture a forte carattere sportivo ed elevate prestazioni specifiche. In particolare, tutte le attività descritte fanno riferimento ad un ben definito modello di vettura, ovvero la Maserati Quattroporte. Lo scenario all’interno del quale questo lavoro si inquadra, è quello di una forte spinta alla riduzione dei cosiddetti gas serra, ossia dell’anidride carbonica, in linea con quelle che sono le disposizioni dettate dal protocollo di Kyoto. La necessità di ridurre l’immissione in atmosfera di CO2 sta condizionando tutti i settori della società: dal riscaldamento degli edifici privati a quello degli stabilimenti industriali, dalla generazione di energia ai processi produttivi in senso lato. Nell’ambito di questo panorama, chiaramente, sono chiamati ad uno sforzo considerevole i costruttori di automobili, alle quali è imputata una percentuale considerevole dell’anidride carbonica prodotta ogni giorno e riversata nell’atmosfera. Al delicato problema inquinamento ne va aggiunto uno forse ancor più contingente e diretto, legato a ragioni di carattere economico. I combustibili fossili, come tutti sanno, sono una fonte di energia non rinnovabile, la cui disponibilità è legata a giacimenti situati in opportune zone del pianeta e non inesauribili. Per di più, la situazione socio politica che il medio oriente sta affrontando, unita alla crescente domanda da parte di quei paesi in cui il processo di industrializzazione è partito da poco a ritmi vertiginosi, hanno letteralmente fatto lievitare il prezzo del petrolio. A causa di ciò, avere una vettura efficiente in senso lato e, quindi, a ridotti consumi, è a tutti gli effetti un contenuto di prodotto apprezzato dal punto di vista del marketing, anche per i segmenti vettura più alti. Nell’ambito di questa ricerca il problema dei consumi è stato affrontato come una conseguenza del comportamento globale della vettura in termini di efficienza, valutando il miglior compromesso fra le diverse aree funzionali costituenti il veicolo. Una parte consistente del lavoro è stata dedicata alla messa a punto di un modello di calcolo, attraverso il quale eseguire una serie di analisi di sensibilità sull’influenza dei diversi parametri vettura sul consumo complessivo di carburante. Sulla base di tali indicazioni, è stata proposta una modifica dei rapporti del cambio elettro-attuato con lo scopo di ottimizzare il compromesso tra consumi e prestazioni, senza inficiare considerevolmente queste ultime. La soluzione proposta è stata effettivamente realizzata e provata su vettura, dando la possibilità di verificare i risultati ed operare un’approfondita attività di correlazione del modello di calcolo per i consumi. Il beneficio ottenuto in termini di autonomia è stato decisamente significativo con riferimento sia ai cicli di omologazione europei, che a quelli statunitensi. Sono state inoltre analizzate le ripercussioni dal punto di vista delle prestazioni ed anche in questo caso i numerosi dati rilevati hanno permesso di migliorare il livello di correlazione del modello di simulazione per le prestazioni. La vettura con la nuova rapportatura proposta è stata poi confrontata con un prototipo di Maserati Quattroporte avente cambio automatico e convertitore di coppia. Questa ulteriore attività ha permesso di valutare il differente comportamento tra le due soluzioni, sia in termini di consumo istantaneo, che di consumo complessivo rilevato durante le principali missioni su banco a rulli previste dalle normative. L’ultima sezione del lavoro è stata dedicata alla valutazione dell’efficienza energetica del sistema vettura, intesa come resistenza all’avanzamento incontrata durante il moto ad una determinata velocità. Sono state indagate sperimentalmente le curve di “coast down” della Quattroporte e di alcune concorrenti e sono stati proposti degli interventi volti alla riduzione del coefficiente di penetrazione aerodinamica, pur con il vincolo di non alterare lo stile vettura.

Sulla energia dissipata in alcuni organi di macchina

Questa tesi riguarda l'analisi delle trasmissioni ad ingranaggi e delle ruote dentate in generale, nell'ottica della minimizzazione delle perdite di energia. È stato messo a punto un modello per il calcolo della energia e del calore dissipati in un riduttore, sia ad assi paralleli sia epicicloidale. Tale modello consente di stimare la temperatura di equilibrio dell'olio al variare delle condizioni di funzionamento. Il calcolo termico è ancora poco diffuso nel progetto di riduttori, ma si è visto essere importante soprattutto per riduttori compatti, come i riduttori epicicloidali, per i quali la massima potenza trasmissibile è solitamente determinata proprio da considerazioni termiche. Il modello è stato implementato in un sistema di calcolo automatizzato, che può essere adattato a varie tipologie di riduttore. Tale sistema di calcolo consente, inoltre, di stimare l'energia dissipata in varie condizioni di lubrificazione ed è stato utilizzato per valutare le differenze tra lubrificazione tradizionale in bagno d'olio e lubrificazione a “carter secco” o a “carter umido”. Il modello è stato applicato al caso particolare di un riduttore ad ingranaggi a due stadi: il primo ad assi paralleli ed il secondo epicicloidale. Nell'ambito di un contratto di ricerca tra il DIEM e la Brevini S.p.A. di Reggio Emilia, sono state condotte prove sperimentali su un prototipo di tale riduttore, prove che hanno consentito di tarare il modello proposto [1]. Un ulteriore campo di indagine è stato lo studio dell’energia dissipata per ingranamento tra due ruote dentate utilizzando modelli che prevedano il calcolo di un coefficiente d'attrito variabile lungo il segmento di contatto. I modelli più comuni, al contrario, si basano su un coefficiente di attrito medio, mentre si può constatare che esso varia sensibilmente durante l’ingranamento. In particolare, non trovando in letteratura come varia il rendimento nel caso di ruote corrette, ci si è concentrati sul valore dell'energia dissipata negli ingranaggi al variare dello spostamento del profilo. Questo studio è riportato in [2]. È stata condotta una ricerca sul funzionamento di attuatori lineari vite-madrevite. Si sono studiati i meccanismi che determinano le condizioni di usura dell'accoppiamento vite-madrevite in attuatori lineari, con particolare riferimento agli aspetti termici del fenomeno. Si è visto, infatti, che la temperatura di contatto tra vite e chiocciola è il parametro più critico nel funzionamento di questi attuatori. Mediante una prova sperimentale, è stata trovata una legge che, data pressione, velocità e fattore di servizio, stima la temperatura di esercizio. Di tale legge sperimentale è stata data un'interpretazione sulla base dei modelli teorici noti. Questo studio è stato condotto nell'ambito di un contratto di ricerca tra il DIEM e la Ognibene Meccanica S.r.l. di Bologna ed è pubblicato in [3].