Proposta de uma metodologia para obtenção de um gerador síncrono com rotor de ímãs permanentes inclinados axialmente para microcentrais elétrica a partir de motor de indução

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Utilização do método de Taguchi na modelagem e otimização de vazios relacionados à solidificação em processo de fundição de aço ABNT 1030

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Er3+-doped Y2O3 obtained by polymeric precursor: Synthesis, structure and upconversion emission properties

The relentless pursuit for materials containing rare earth ions with photoluminescent properties has led to several studies with applications in the development of new technologies. The main focus of this work is the preparation of Er3+-doped polycrystalline Y2O3 with photoluminescent properties using PEG as an organic precursor and heat-treated at different temperatures. The methodology used in this synthesis is highly attractive due to its high feasibility for improved technology and low cost for preparing materials. The behavior of the viscous resin has been evaluated and the final compounds exhibited the formation of a cubic polycrystalline phase, which is able to support variations in Er3+ doping concentrations up to 10 mol%, without significant changes in the polycrystalline parameters. The values of the nanocrystallite size calculated by Scherrer's equation showed direct dependence on the heat-treatment temperature as well as the Er3+ concentration. Intense emission in the visible region under excitation at 980 nm was attributed to an upconversion phenomenon assigned to the intraconfigurational f-f transitions of Er3+ ions. The upconversion mechanism was investigated and it was demonstrated that the higher intense emission in the red region in comparison to the emission in the green region is related to the crystallite size. The studies about the intensity showed the dependence of upconversion emission of power source, indicating that two-photon are responsible for the green and red photoluminescence. These polycrystalline materials exhibit properties that make them promising for use in solar energy systems, C-telecom band or solid-state laser devices. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Micro-inverter for integrated grid-tie photovoltaic module using resonant controller

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

A mixed-integer quadratically-constrained programming model for the distribution system expansion planning

This paper presents a mixed-integer quadratically-constrained programming (MIQCP) model to solve the distribution system expansion planning (DSEP) problem. The DSEP model considers the construction/reinforcement of substations, the construction/reconductoring of circuits, the allocation of fixed capacitors banks and the radial topology modification. As the DSEP problem is a very complex mixed-integer non-linear programming problem, it is convenient to reformulate it like a MIQCP problem; it is demonstrated that the proposed formulation represents the steady-state operation of a radial distribution system. The proposed MIQCP model is a convex formulation, which allows to find the optimal solution using optimization solvers. Test systems of 23 and 54 nodes and one real distribution system of 136 nodes were used to show the efficiency of the proposed model in comparison with other DSEP models available in the specialized literature. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Fast fault section estimation in distribution control centers using adaptive genetic algorithm

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Interior-exterior point method with global convergence strategy for solving the reactive optimal power flow problem

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Transmission network expansion planning considering repowering and reconfiguration

Transmission expansion planning (TEP) is a classic problem in electric power systems. In current optimization models used to approach the TEP problem, new transmission lines and two-winding transformers are commonly used as the only candidate solutions. However, in practice, planners have resorted to non-conventional solutions such as network reconfiguration and/or repowering of existing network assets (lines or transformers). These types of non-conventional solutions are currently not included in the classic mathematical models of the TEP problem. This paper presents the modeling of necessary equations, using linear expressions, in order to include non-conventional candidate solutions in the disjunctive linear model of the TEP problem. The resulting model is a mixed integer linear programming problem, which guarantees convergence to the optimal solution by means of available classical optimization tools. The proposed model is implemented in the AMPL modeling language and is solved using CPLEX optimizer. The Garver test system, IEEE 24-busbar system, and a Colombian system are used to demonstrate that the utilization of non-conventional candidate solutions can reduce investment costs of the TEP problem. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Desenvolvimento de metodologia de eficiência energética para aplicação em processos industriais de laticínios

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento de um sistema de controle para avaliação de fontes de energias renováveis no bombeamento de água

The use of alternative energy systems in the current days is an urgent necessity due to the problems that the planet is facing as the heating and loss of ozone layer. The scarcity of conventional energy is another problem that must be solved for the future of humanity. It must be considered that the people are inhabiting places moved away not always with available energy. The application of technologies as automation and control can help us to solve this problem. Therefore, this work aimed at apply an equipment of industrial usage, the Programmable Logical Controller, PLC, in alternative energies systems, as eolic generation and fotovoltaic generation used for water pumping, aiming the automatic control and the efficiency in the places where it has simultaneous availability of these sources, based in criterion of priority that previously established itself between them. It was made a hydraulic and energetic evaluation of the energy system, eolic and fotovoltaic, used in the automatic control system of pumping, in the place of accomplishment of the experiment, according to previously established physical conditions. The results have shown that the control system using the PLC is practicable and has trustworthiness. The program developed can be adapted for the use with several power plants in a specific application place. The fotovoltaic system of pumping, using a polycrystalline of 70 Watts connected to a pump Shurflo 8000, showed to be efficient with significant flows in almost all the months. The eolic system of pumping, using an eolic generator of 400 Watts assembled in place of experiment, did not demonstrate energetic capacity for use in this specific type of application.

Distorções harmônicas produzidas por inversores de geração distribuída fotovoltaica em condição de ressonância paralela

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Robust and optimal adjustment of Power System Stabilizers through Linear Matrix Inequalities

This work presents the application of Linear Matrix Inequalities to the robust and optimal adjustment of Power System Stabilizers with pre-defined structure. Results of some tests show that gain and zeros adjustments are sufficient to guarantee robust stability and performance with respect to various operating points. Making use of the flexible structure of LMI's, we propose an algorithm that minimizes the norm of the controllers gain matrix while it guarantees the damping factor specified for the closed loop system, always using a controller with flexible structure. The technique used here is the pole placement, whose objective is to place the poles of the closed loop system in a specific region of the complex plane. Results of tests with a nine-machine system are presented and discussed, in order to validate the algorithm proposed. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Analytical tools to assess the voltage stability of induction-based distributed generators

The installation of induction distributed generators should be preceded by a careful study in order to determine if the point of common coupling is suitable for transmission of the generated power, keeping acceptable power quality and system stability. In this sense, this paper presents a simple analytical formulation that allows a fast and comprehensive evaluation of the maximum power delivered by the induction generator, without losing voltage stability. Moreover, this formulation can be used to identify voltage stability issues that limit the generator output power. All the formulation is developed by using the equivalent circuit of squirrel-cage induction machine. Simulation results are used to validate the method, which enables the approach to be used as a guide to reduce the simulation efforts necessary to assess the maximum output power and voltage stability of induction generators. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Towards the construction of a validated numerical system to study the mesoscale dynamics of the North East Atlantic (2003-2006)

Máster en Oceanografía

Analisi della stabilità dei risultati dei test di risposta termica: prove in campo, confronto e analisi critica per diversi metodi di esecuzione e modellizzazione

Il Test di Risposta Termica (Thermal Response Test-TRT) (Mogenson,1983) è il test esistente con il più alto grado di accuratezza per la caratterizzazione del reservoir geotermico superficiale. Il test consiste in una simulazione in situ del funzionamento di un sistema a circuito chiuso di sfruttamento dell’energia geotermica, per un periodo limitato di tempo, attraverso l’iniezione o estrazione di calore a potenza costante all’interno del geo-scambiatore (Borehole Heat Exchanger-BHE). Dall’analisi della variazione delle temperature del fluido circolante, è possibile avere una stima delle proprietà termiche medie del volume del reservoir geotermico interessato dal test. Le grandezze principali per la caratterizzazione di un serbatoio geotermico sono la conduttività termica (λ), la capacità termica volumetrica (c), la temperatura indisturbata del suolo (Tg) e la resistenza termica del pozzo (Rb); la loro determinazione è necessaria per il corretto progettazione degli geo-scambiatori. I risultati del TRT sono tuttavia sensibili alle condizioni al contorno spazio-temporali quali ad es.: variazione della temperatura del terreno, movimento d’acqua di falda, condizioni metereologiche, eventi stagionali, ecc. Questo lavoro vuole: i) introdurre uno studio sui problemi di caratterizzazione del reservoir geotermico superficiale, in particolare analizzando l’effetto che il movimento d’acqua di falda ha sui parametri termici; ii) analizzare la sensitività dei risultati del test alle variabilità dei parametri caratteristici del funzionamento delle attrezzature. Parte del lavoro della mia tesi è stata svolta in azienda per un periodo di 4 mesi presso la “Groenholland Geo Energy systems” che ha sede ad Amsterdam in Olanda. Tre diversi esperimenti sono stati realizzati sullo stesso sito (stratigrafia nota del terreno: argilla, sabbia fine e sabbia grossa) usando una sonda profonda 30 metri e diversi pozzi per l’estrazione d’acqua e per monitorare gli effetti in prossimità del geo scambiatore. I risultati degli esperimenti sono stati molto diversi tra di loro, non solo in termini di dati registrati (temperature del fluido termovettore), ma in termini dei valori dei parametri ottenuti elaborando i dati. In particolare non è sufficiente adottare il modello classico della sorgente lineare infinita (Infinite Line Source Solution- ILS) (Ingersoll and Plass, 1948), il quale descrive il trasferimento di calore per conduzione in un mezzo omogeneo indefinito a temperatura costante. Infatti, lo scambio di calore avviene anche tramite convezione causata dal movimento d’acqua di falda, non identificabile mediante gli approcci classici tipo CUSUM test (Cumulative Sum test) (Brown e altri,1975) Lo studio della tesi vuole dare un quadro di riferimento per correlare la variabilità dei risultati con la variabilità delle condizioni al contorno. L’analisi integra le metodologie classiche (ILS) con un approccio geostatistico utile a comprendere i fenomeni e fluttuazioni che caratterizzano il test. Lo studio delle principali variabili e parametri del test, quali temperatura in ingresso e uscita del fluido termovettore, portata del fluido e potenza iniettata o estratta, è stato sviluppato mediante: il variogramma temporale, ovvero la semivarianza dell’accrescimento, che esprime il tipo di autocorrelazione temporale della variabile in esame; la covarianza incrociata temporale, ovvero la covarianza fra due variabili del sistema, che ne definisce quantitativamente il grado di correlazione in funzionamento del loro sfasamento temporale. L’approccio geostatistico proposto considera la temperatura del fluido Tf come una funzione aleatoria (FA) non stazionaria nel tempo (Chiles, 1999), il cui trend è formalmente definito, ma deve essere identificato numericamente. Si considera quindi un classico modello a residuo; in cui la FA è modellizzata come la somma di un termine deterministico, la media (il valore atteso) m(t),coincidente col modello descritto dalla teoria della sorgente lineare infinità, e di un termine aleatorio, la fluttuazione, Y(t). Le variabili portata e potenza sono invece considerate delle funzioni aleatorie stazionarie nel tempo, ovvero a media costante. Da questo studio di Tesi si sono raggiunte delle conclusioni molto importanti per lo studio del TRT: Confronto tra gli esperimenti in estrazione di calore, con e senza movimento d’acqua di falda: si studia l’effetto indotto dalla falda sul TRT. E’ possibile caratterizzare quantitativamente l’incremento della conducibilità termica equivalente legata a fenomeni convettivi dovuti al movimento d’acqua di falda. Inoltre, i variogrammi sperimentali evidenziano periodicità simili nei due casi e legate al funzionamento della pompa di calore e della componentistica associata ed alla circolazione del fluido termovettore all’interno della sonda. Tuttavia, la componente advettiva ha un effetto di smorzamento sulle piccole periodicità dei variogrammi, ma di aumento dell’ampiezza delle periodicità maggiori a causa del funzionamento della pompa di calore che deve fornire maggiore energia al sistema per bilanciare le dispersioni dovute al movimento d’acqua di falda. Confronto fra estrazione ed iniezione di calore, con movimento d’acqua di falda: si studia la significatività dei risultati nei due casi. L’analisi delle variografie evidenzia significative differenze nella struttura dei variogrammi sperimentali. In particolare, nel test con iniezione di calore i variogrammi sperimentali delle temperature hanno valori sistematicamente inferiori, circostanza che assicura una migliore precisione nella stima dei parametri termici. Quindi eseguire il TRT in iniezione di calore risulta più preciso. Dall’analisi dei variogrammi sperimentali delle singole variabili quali temperatura del fluido in ingresso e uscita all’interno del geoscambiatore è stato confermato il fenomeno di smorzamento delle oscillazioni da parte del terreno. Dall’analisi delle singole variabili del test (temperature, potenza, portata) è stata confermata l’indipendenza temporale fra portate e temperature. Ciò è evidenziato dalle diverse strutture dei variogrammi diretti e dalle covarianze incrociate prossime a zero. Mediante correlogrami è stato dimostrato la possibilità di calcolare il tempo impiegato dal fluido termovettore per circolare all’interno della sonda. L’analisi geostatistica ha permesso quindi di studiare in dettaglio la sensitività dei risultati del TRT alle diverse condizioni al contorno, quelle legate al reservoir e quelle legate al funzionamento delle attrezzature