Otimização de controladores utilizando algoritmos genéticos para melhoria da capacidade de sobrevivência a afundamentos de tensão de aerogeradores de indução duplamente excitados

Na presente tese propõe-se uma metodologia de ajuste ótimo dos controladores do conversor interligado ao rotor de aerogeradores de indução duplamente excitados (DFIG), utilizando algoritmos genéticos (AG), com o objetivo de melhorar a segurança e a robustez do sistema elétrico de potência, permitindo que os aerogeradores DFIG participem da gestão técnica do sistema. Para garantir este objetivo, é utilizada uma estratégia de proteção do tipo “crow-bar” durante a falta, mantendo o conversor interligado ao rotor conectado à máquina. Imediatamente após a eliminação da falta, o “crow-bar” é desativado, e simultaneamente os controladores ótimos do conversor interligado ao rotor são acionados, previamente ajustados pelo AG, a fim de melhorar a capacidade de sobrevivência a afundamentos de tensão “ridethrough capability” e a margem de estabilidade global do sistema elétrico. Para validação da metodologia ótima desenvolvida foram realizadas simulações computacionais utilizando uma rede elétrica real, em três condições operacionais distintas.

Caracterização físico-química do extrato fluido e seco por nebulização de Symphytum officinale L.

O artigo reporta a obtenção do extrato fluido de Symphytum officinale L., e posterior secagem por nebulização, e a caracterização físico-química por técnicas termogravimétricas, espectroscópicas e cromatográficas. O adjuvante de secagem utilizado foi hidroxietilcelulose na concentração de 1,5%. Foi observado que o processo de secagem por nebulização, nas condições operacionais estabelecidas, não influenciou as características dos constituintes do extrato seco em relação ao extrato fluido pelas técnicas utilizadas.

Uso de engenharia de software no desenvolvimento de sistema especialista fuzzy para auxílio à manutenção preditiva em hidrogeradores

Os hidrogeradores são peças chaves no circuito brasileiro de energia, sua indisponibilidade e mau funcionamento podem causar multas altíssimas a concessionárias aplicadas pela ANEEL por não atenderem a demandas e até por paradas impróprias para efetivar manutenções, além de agravar confiabilidade na garantia do fornecimento aos consumidores finais. Para garantir que isso não venha acontecer, a manutenção preditiva fornece técnicas que podem apontar as falhas analisando os “sinais vitais” originados pelo próprio equipamento. Desta forma as condições mecânicas e operacionais são periodicamente monitoradas e quando as tendências são detectadas insalubres, as peças incômodas na máquina são identificadas e programadas para manutenção. Para que essa tendência seja encontrada, utiliza-se da lógica fuzzy para modelar o comportamento dos hidrogeradores, sendo mais especifico: mancais, estator e anel coletor, inferindo conclusões prováveis de falhas. Neste trabalho, mostra o processo de construção do sistema que auxilia no diagnóstico da manutenção preditiva, desde sua metodologia de desenvolvimento por macro-atividades, definição arquitetural, conformidade dos requisitos e análise do conhecimento inserido a inteligência do sistema. O sistema foi desenvolvido em plataforma labview para servir como ferramenta de apoio. Todo o conhecimento inserido no sistema foi obtido com o corpo especialista de Eletronorte e outra parte na literatura, foi necessário aplicar o conceito de regras ao maquina de inferência fuzzy, para uma forma linguística de fácil compreensão, para que os próprios especialistas ampliem e evolua o software.

Governança e financiamento do Projeto Calha Norte

Este artigo expõe os resultados da pesquisa de doutoramento no âmbito do PDTU/NAEA/UFPA. Examina, sob a ótica da governança, o Programa Calha Norte (PCN), destinado a proteger e desenvolver a fronteira (Arco Norte) da Amazônia. A análise permite verificar que, a despeito das constantes crises de financiamento do Estado brasileiro ao longo da evolução do Projeto, isto é, de 1986 a 2002, as autoridades governamentais buscaram nutri-lo de condições mínimas de funcionamento, o que reflete o impacto das conjunturas críticas no desenvolvimento de políticas governamentais na Amazônia. Constata-se ainda que, a partir do final do segundo mandato do governo de Fernando Henrique Cardoso (FHC), em conseqüência da aplicação da Nova Política de Defesa Nacional (PDN), houve um aumento gradativo dos recursos públicos para financiar as ações na fronteira Norte, onde se instala o PCN, com aportes maiores de recursos na administração do presidente Luís Inácio Lula da Silva.

Técnica de projeto de controlador fuzzy aplicada ao acionamento vetorial de motor de indução

Este trabalho investiga uma estratégia de controle fuzzy Takagi-Sugeno aplicada ao controle de velocidade do motor de indução. A estratégia implementa uma interpolação ponderada entre um conjunto de controladores locais previamente projetados. Ao ocorrer variações nas condições operacionais do motor de indução, os ganhos da lei de controle são ajustados automaticamente, de modo a manter satisfatório o desempenho do sistema de controle. Para o projeto do controlador fuzzy a representação em espaço de estados da planta foi considerada sob a forma de um sistema aumentado, incluindo-se uma nova variável de estado que, nesse caso, foi selecionada como sendo a integral do erro de velocidade. Tal formulação permitiu o projeto de controladores locais com a estrutura PI, através de realimentação completa de estados, com posicionamento de pólos. Como variáveis de operação para o chaveamento fuzzy dos controladores locais, foram selecionados as variáveis velocidade angular do rotor e a componente da corrente de estator responsável pelo torque elétrico do motor. Em seguida, a estabilidade do controlador fuzzy Takagi- Sugeno projetado foi comprovada através do critério de Lyapunov, para isso o problema de estabilidade foi escrito na forma de LMIs. O desempenho do controlador fuzzy Takagi-Sugeno foi avaliado através de estudos de simulação, e seus resultados comparados ao desempenho de um controlador PI convencional, para a regulação da velocidade do rotor. Os resultados obtidos nas simulações mostram que o emprego da estratégia proposta torna o sistema mais robusto a variações paramétricas no sistema de acionamento.

Estratégias de controle de ordem fracionária aplicadas ao amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potência

Neste trabalho é proposta uma nova metodologia de projeto de estabilizadores de sistemas de potência baseada em teoria de sistemas de ordem fracionária (ESP-OF). A estratégia é baseada em uma generalização do projeto de compensadores do tipo rede avançoatraso (lead-lag) para o domínio de funções de transferência de ordem fracionária. Uma nova variável de projeto, a qual define a ordem da dinâmica fracionária do controlador, é sintonizada para se obter um compromisso entre um bom desempenho no amortecimento do modo eletromecânico dominante e uma robustez ampliada do ESP-OF. O desempenho do ESP-OF foi avaliado experimentalmente, em um sistema de potência em escala reduzida, localizado no Laboratório de Sistemas de Potência da Universidade Federal do Pará. A referida planta de teste apresenta uma estrutura típica do tipo gerador síncrono conectado a um barramento infinito e exibe um modo dominante de oscilação eletromecânica, de amortecimento extremamente reduzido, cujo valor da frequência natural é em torno de 1,2 Hz. O ESP-OF foi então projetado para ampliar o amortecimento relativo desse modo alvo, para toda a faixa de operação admissível. Para fins de implementação prática, primeiramente foram realizados testes experimentais para a identificação de um modelo nominal da planta, sob a forma de uma função de transferência pulsada, para uso na fase de projeto. O modelo obtido experimentalmente foi então validado e posteriormente utilizado tanto para o projeto do ESP-OF quanto para o projeto de um ESP convencional (utilizado para fins de comparação de desempenho). As leis de controle amortecedor do ESP-OF foram calculadas, convertidas para a forma de equações a diferenças e, subsequentemente, embarcadas em sistema digital baseado em microcontrolador DSPIC. Diversos testes de resposta ao impulso foram realizadas sob diferentes condições operacionais. As respectivas respostas dinâmicas dos sinais de saída da planta (desvio de potencia ativa) e do esforço de controle foram registradas para fins de análise. Os resultados experimentais mostraram que o ESP fracionário apresentou um desemprenho dinâmico e robustez similar em comparação com o desempenho obtido por um ESP convencional, para toda a faixa de operação investigada.

A influência do shot peening e das anodizações crômica, sulfúrica e dura sobre a resistência à fadiga da liga AL7050-T7451 de uso aeronaútico

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Desenvolvimento de um biorreator rotativo para produção de enzimas celulolíticas por fermentação em estado sólido

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Sistemas de filtragem aplicados em processos fabris automotivos

The present work resulted from a study about coolant filtration systems in industries with metalworking process in large scale. The filtration and element filter world markets move billions of Reais per year and have a promissory future considering that with the global requirements of sustainable economic development, many companies invest in new filtering technology. Either known as coolant or cutting fluid, it is used to lubricate e cool parts during machining and is necessary due to the high volume demanded in the several machining operations and to the high cost of the product. Therefore, there is the need for recycling the product after its use. The work shows the technology and fundamentals of filtration as well as different filtering elements, filtration systems and scale contamination used in the industry. Also, there is a differentiation between filtration of the surface type (cake) and depth filtration and shows the basic theory of filtration by mathematic models in different operational conditions. Ultimately, project criteria for a coolant filtration system selection is shown followed by technical-operational details of a real vacuum filtration system and a case study aiming the operational cost reduction of the system

Aplicação da análise de séries temporais para detecção e prognóstico de danos em estruturas inteligentes

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Extensive computation of albedo contrast between martian dust devil tracks and their neighboring regions

We have developed a method to compute the albedo contrast between dust devil tracks and their surrounding regions on Mars. It is mainly based on Mathematical Morphology operators and uses all the points of the edges of the tracks to compute the values of the albedo contrast. It permits the extraction of more accurate and complete information, when compared to traditional point sampling, not only providing better statistics but also permitting the analysis of local variations along the entirety of the tracks. This measure of contrast, based on relative quantities, is much more adequate to establish comparisons at regional scales and in multi-temporal basis using imagery acquired in rather different environmental and operational conditions. Also, the substantial increase in the details extracted may permit quantifying differential depositions of dust by computing local temporal fading of the tracks with consequences on a better estimation of the thickness of the top most layer of dust and the minimum value needed to create dust devils tracks. The developed tool is tested on 110 HiRISE images depicting regions in the Aeolis, Argyre, Eridania, Noachis and Hellas quadrangles. As a complementary evaluation, we also performed a temporal analysis of the albedo in a region of Russell crater, where high seasonal dust devil activity was already observed before, comprising the years 2007-2012. The mean albedo of the Russell crater is in this case indicative of dust devil tracks presence and, therefore, can be used to quantify dust devil activity. (C) 2014 Elsevier Inc. All rights reserved.

Desenvolvimento de técnicas e avaliações de antimicrobianos visando a produção de etanol carburante

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Bio-hydrogen production based on catalytic reforming of volatiles generated by cellulose pyrolysis: an integrated process for ZnO reduction and zinc nanostructures fabrication

The paper presents a process of cellulose thermal degradation with bio-hydrogen generation and zinc nanostructures synthesis. Production of zinc nanowires and zinc nanoflowers was performed by a novel processes based on cellulose pyrolysis, volatiles reforming and direct reduction of ZnO. The bio-hydrogen generated in situ promoted the ZnO reduction with Zn nanostructures formation by vapor–solid (VS) route. The cellulose and cellulose/ZnO samples were characterized by thermal analyses (TG/DTG/DTA) and the gases evolved were analyzed by FTIR spectroscopy (TG/FTIR). The hydrogen was detected by TPR (Temperature Programmed Reaction) tests. The results showed that in the presence of ZnO the cellulose thermal degradation produced larger amounts of H2 when compared to pure cellulose. The process was also carried out in a tubular furnace with N2 atmosphere, at temperatures up to 900 °C, and different heating rates. The nanostructures growth was catalyst-free, without pressure reduction, at temperatures lower than those required in the carbothermal reduction of ZnO with fossil carbon. The nanostructures were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and transmission electron microscopy (TEM). The optical properties were investigated by photoluminescence (PL). One mechanism was presented in an attempt to explain the synthesis of zinc nanostructures that are crystalline, were obtained without significant re-oxidation and whose morphologies are dependent on the heating rates of the process. This route presents a potential use as an industrial process taking into account the simple operational conditions, the low costs of cellulose and the importance of bio-hydrogen and nanostructured zinc.

Análise numérica de um sistema integrado coletor solar/armazenador térmico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

PHYSICO-CHEMICAL, SPECTROSCOPICAL AND THERMAL CHARACTERIZATION OF BIODIESEL OBTAINED BY ENZYMATIC ROUTE AS A TOOL TO SELECT THE MOST EFFICIENT IMMOBILIZED LIPASE

Two microbial lipases from Burkholderia cepacia and Pseudomonas fluorescens were evaluated as catalysts for the enzymatic transesterification of beef tallow with ethanol and the most efficient lipase source was selected by taking into account the properties of the product to be used as fuel. Both lipases were immobilized on an epoxy silica-polyvinyl alcohol composite by covalent immobilization and used to perform the reactions under the following operational conditions: beef tallow-to-ethanol molar ratio of 1:9, 45 degrees C and 400 units of enzymatic activity per gram of fat. Products, characterized using Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), viscosimetry, thermogravimetry and H-1 NMR spectroscopy, suggested that the biodiesel sample obtained in the reaction catalyzed by Burkholderia cepacia lipase has the best set of properties for fuel usage.