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

Experimentos com frenagem eletromagnética

In this work we study the behavior of the falling motion of neodymium magnets, inside conductive a metallic duct made of copper, aluminum, brass and bronze. We obtain, analyze and present results involving relationships between material and dynamical properties of falling neodymium magnets with the mechanical and electrical properties of conductive materials, such as mass, electrical resistivity, electrical conductivity, length and external diameter

Estudo de um sistema de frenagem eletromagnética empregando correntes parasitas

This work deals with the analytical, computational and experimental study of phenomena related to the Eddy current induction in low permeability means for embedded electromagnetic braking systems applications. The phenomena of forces generation in opposing to the variation of stationary magnetic flux produced by DC power supplies, set in motion by the application of an external propulsive force are addressed. The study is motivated by search for solving the problem of speed control of PIGs used to verifying and maintaining pipelines, and is led based on the analytical models synthesis, validated by means of computer simulations in Finite Elements environment, provided by engineering support software; and with experimental tests conducted under controlled laboratory conditions. Finally, a damping systems design methodology based on analyzes results conducted throughout the study is presented

Adaptação de variadores industriais à excitação de geradores assíncronos: aplicação em turbinas Savonius

Este trabalho é um contributo para o desenvolvimento de sistemas de conversão de energia eólica em energia eléctrica em equipamentos comercialmente disponíveis. Com base na recolha de dados meteorológicos, foi caracterizada a disponibilidade da energia eólica num local de instalação de um sistema de geração de energia eléctrica. A exploração dos recursos eólicos pode ser caracterizada por intermédio de geradores eléctricos accionados por turbinas de eixo vertical ou de eixo horizontal. O sistema de geração projectado utiliza como gerador eléctrico a máquina assíncrona de rotor em curto-circuito accionada por uma turbina de eixo vertical do tipo Savonius. No que respeita a conversão electromecânica de energia, para realizar a excitação do gerador de indução e o controlo da potência entregue à rede, foi utilizado um conversor electrónico industrial do tipo regenerativo dedicado a accionamentos de velocidade variável. A estratégia de controlo utilizada, nos modelos desenvolvidos para simulação do sistema de geração proposto, utiliza a técnica de controlo vectorial de orientação de campo para realizar o controlo do binário do gerador de indução, colocando-o em modo de frenagem, através do qual é recolhida energia eléctrica. Tendo em vista a comprovação experimental do desempenho do sistema proposto, foi realizado em laboratório um protótipo. Neste protótipo a turbina Savonius é simulada por um accionamento mecânico constituído por um conjunto variador de velocidade - máquina síncrona de magnetos permanentes. O controlo do sistema é feito por intermédio de um processador digital de sinal (DSP). O DSP impõe a dinâmica desejada para turbina ao seu simulador electromecânico, faz o tratamento dos dados adquiridos no sistema gerador, implementa o seu controlo e estabelece a interface humano-máquina. O modelo teórico proposto para o sistema de geração e a estratégia de controlo adoptada são validados por comparação entre resultados de simulação numérica e os correspondentes resultados experimentais.

Leitos de paragem de emergência em trainéis descendentes de grande inclinação: metodologia de utilização e de cálculo

Em trainéis descendentes de grande extensão e inclinação, os veículos pesados podem perder a capacidade de frenagem devido à utilização contínua e prolongada dos travões, pelo que, para minimizar potenciais danos em pessoas e bens, têm vindo a ser utilizadas, em alguns casos, infra-estruturas adicionais de segurança denominadas leitos de paragem de emergência. Os leitos de paragem de emergência visam garantir a dissipação da energia cinética dos veículos fora de controlo – em particular os veículos pesados – desacelerando-os de forma controlada e segura, para que possam ser removidos sem que haja prejuízo para o nível de serviço da estrada e com garantia de segurança para os restantes utentes. Em Portugal existem, desde a década de 1980, leitos de paragem de emergência com diferentes características. Estas infra-estruturas, com as suas particularidades, não estão totalmente adaptadas à norma em vigor, que as regula desde 1994. A norma Portuguesa e as normas de outros países como França, Espanha, Reino Unido, África do Sul, Austrália, México e Estados Unidos da América recomendam distintas características para esta infra-estrutura adicional com a finalidade de garantir a desaceleração, a recuperação do controlo do veículo e a sua remoção da via. Com base na análise e comparação dos documentos atrás mencionados, entre outros, apresenta-se uma proposta de medida normativa de modo a uniformizar e garantir o bom funcionamento destes elementos adicionais de segurança rodoviária.

Modelação em regime elástico-linear de pavimentos rodoviários

Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de um programa de elementos finitos tridimensionais denominado AE3D1.0, concebido especificamente para a análise de pavimentos rodoviários, partindo do pressuposto de que todos os materiais incorporados possuem comportamento elástico-linear. Por comparação dos resultados do programa AE3D1.0 com as soluções analíticas da teoria da elasticidade para o semi-espaço homogéneo e multiestratificado, confirma-se que é possível estabelecer uma analogia próxima entre ambas as abordagens. Tirando partindo das potencialidades do método dos elementos finitos, e da capacidade do programa de registar os resultados de cálculo em ficheiros digitais que possibilitam a posterior apreciação visual e tratamento dos dados obtidos, comparam-se pavimentos rígidos expostos a carregamentos de canto e de bordo, e é evidenciado o efeito prejudicial que a erosão da estrutura de apoio subjacente à laje de betão tem na longevidade e integridade estrutural do pavimento. São também aplicadas forças de frenagem a pavimentos rígidos em secções confinadas e não confinadas. Elege-se um modelo de pneu para veículos pesados representativo das características do eixo padrão de 130 kN, e analisa-se o efeito que a correspondente impressão ovalizada e distribuição de pressões verticais não uniforme tem na estrutura de um pavimento semi-rígido. Adapta-se e é aplicada uma malha de elementos finitos ao estudo da avaliação da capacidade de carga de pavimentos através de ensaios com o defletómetro de impacto.

Determinação de propriedades físicas de diferentes materiais para discos e pastilhas de freio e relação destas propriedades com ruído

Este trabalho visou a determinação experimental de propriedades físicas básicas de materiais para pastilhas e discos de freio de diferentes composições químicas. Posteriormente, estas propriedades foram correlacionadas com resultados de avaliação de ruído de freio dos respectivos materiais. As propriedades físicas determinadas para os materiais de pastilhas de freio foram: dureza, densidade, porosidade, compressibilidade a frio, compressibilidade a quente, transmissão térmica, resistência à compressão, resistência à tração, resistência interna ao cisalhamento, módulo de elasticidade, freqüências de ressonância, índice de amortecimento, coeficiente de atrito em diferentes condições de frenagem, e taxas de desgaste. Medições incluem verificações do efeito do aumento da temperatura na variação de algumas das propriedades citadas. A avaliação de ruído de freio gerado com uso das diferentes composições de materiais foi realizada através do uso de um sistema de freio padrão, e o ensaio executado em um dinamômetro tipo inercial dotado de recursos como câmara para isolamento acústico de ruído externo e sistema de aquisição de sinais para monitoramento dos parâmetros de frenagem: tempo, torque, pressão, temperatura e espectro de ruído gerado em escala de tempo e freqüência. Os materiais de pastilhas de freios incluídos nesta verificação experimental foram selecionados de seis aplicações bastante distintas, como por exemplo: materiais para pastilhas de freio traseiro de veículos de passeio, pastilhas para freio dianteiro de veículos de passeio, pastilhas para caminhonetes, pastilhas para caminhões leves e microônibus Além da composição química bastante distinta, estudos da influência da alteração de parâmetros de processo de fabricação nas propriedades físicas do material de atrito foram considerados. Para a avaliação do efeito da variação de composição de materiais de discos de freio na geração de ruído, cinco diferentes tipos de discos foram selecionados. Dentre estas versões estão incluídas: a liga de ferro fundido cinzento do material tipo original do sistema de freio a disco padrão, uma versão de ferro fundido cinzento de baixo custo comprada no mercado de autopeças de reposição, um ferro fundido cinzento com alto de teor de carbono, um ferro fundido cinzento com adição de titânio como elemento de liga, e, finalmente, um ferro fundido vermicular. Propriedades físicas dos materiais de discos de freio não foram tão amplamente avaliadas como no caso dos materiais de pastilhas, mesmo assim dados de dureza, densidade, resistência à tração, índice de amortecimento e freqüências fundamentais de ressonância foram determinados para os diferentes materiais.Ao final do trabalho, foram definidas correlações entre ruído de freio e propriedades físicas dos materiais de pastilhas de freio que indicam que o material de atrito da pastilha é mais propenso a apresentar ruído quando: menos poroso, com maior resistência mecânica, maior módulo de elasticidade, maior dureza (valores mais baixos de dureza Gogan), e maior coeficiente de atrito. Também foram detectadas alterações significativas no comportamento de ruído com uso de diferentes materiais de discos de freio, mas não foram estabelecidas correlações conclusivas entre as propriedades dos discos de freio e sua propensão a ruído devido ao baixo número de versões avaliadas.

Estimativa da vida útil de placas cerâmicas esmaltadas solicitadas por abrasão através de ensaios acelerados

O desempenho de placas cerâmicas esmaltadas sujeitas ao tráfego de pessoas tem sido alvo de inúmeras críticas, tanto por parte dos especificadores, em vista da carência de informações técnicas seguras, quanto por parte dos usuários, devido ao comportamento insatisfatório, muitas vezes registrado, em condições reais de utilização. Com o intuito de contribuir com o estudo desse assunto, procurou-se modelar o comportamento de placas cerâmicas esmaltadas submetidas a um processo abrasivo. Para tanto, desenvolveu-se um equipamento de abrasão que permitiu a aplicação variável de carga e a inserção de diferentes concentrações de abrasivo. Como variáveis de resposta, foram analisadas seis propriedades que podem estar relacionadas à percepção do fenômeno: reflexão especular, reflexão difusa, delta E, rugosidade média Ra, rugosidade média Rz e aspecto visual. Após desgaste, avaliou-se também a limpabilidade das superfícies, as quais revelaram tendência à maior impregnação de sujeira. A relação entre o comportamento obtido em laboratório com o desempenho em campo foi obtida através de um estudo de caso cujas placas revelaram significativo desgaste após poucos anos de utilização A partir da modelagem dos dados de campo foi possível constatar que a classificação visual mostrou os melhores parâmetros estatísticos, comportamento este também observado nos ensaios de laboratório. Dessa forma, a classificação visual constitui-se na propriedade selecionada para estimar a vida útil de placas cerâmicas esmaltadas sujeitas à abrasão provocada pelo tráfego de pessoas. Os modelos resultantes mostraram que a variação de aspecto, decorrente do ensaio de abrasão, e a variação do aspecto, decorrente do trânsito de pessoas em movimento livre, são proporcionais, respectivamente, à raiz quadrada do tempo e à raiz quadrada do tráfego. Portanto, existe uma relação constante entre tempo e tráfego que permite estimar o comportamento futuro do material. Para frenagem, resulta que a variação de aspecto é aproximadamente proporcional à raiz cúbica do tráfego. Utilizando a modelagem proposta, foi possível estimar a vida útil de quatro tipologias de placas cerâmicas, designadas: bege sem brilho, bege com brilho, marrom sem brilho e marrom com brilho.

Ativação muscular do quadril e do joelho em duas aterrissagens realizadas por atletas do sexo masculino

OBJETIVO: Comparar a atividade muscular antes e após o contato com o solo entre as aterrissagens unilateral (AU) e bilateral (AB) em atletas do sexo masculino. PARTICIPANTES: Quinze atletas masculinos de voleibol sem sinais e sintomas de lesões nas extremidades inferiores (13 ± 1 ano, 1,70 ± 0,12m, 60 ± 12kg). MENSURAÇÕES:Os participantes realizaram dois saltos verticais, aterrissando unilateralmente e bilateralmente. A atividade mioelétrica do reto femoral (RF), bíceps femoral (BF), adutores de quadril (AQ) e a relação BF/RF foram comparados entre as duas aterrissagens e entre as fases caracterizadas por 100ms antes (PRE) e 100ms após (POS) o contato com o solo. RESULTADOS: Em ambas as aterrissagens, a ativação do RF foi maior na fase POS em relação à PRE. Na comparação entre as aterrissagens dentro da mesma fase não encontramos diferenças estatísticas. Apesar de o BF não ter apresentado diferenças entre as fases PRE e POS em cada aterrissagem, sua ativação foi maior na AU. Os AQ apresentaram maior ativação na fase POS durante a AU, no entanto não houve diferenças quando comparadas as duas aterrissagens. A relação BF/RF apresentou valores maiores em ambas as aterrissagens na fase PRE. No entanto, não encontramos diferenças entre as aterrissagens. CONCLUSÃO: Os resultados sugerem que cada músculo apresenta um papel diferente durante a fase de aterrissagem em homens. Enquanto que o RF possui como principal função a frenagem da articulação do joelho e do movimento descendente, caracterizada pelo aumento da ativação na fase pós-contato, o BF parece atenuar a tensão articular do joelho em atividades de maior impacto, mantendo-se mais ativo durante todo o ciclo da AU. Já a maior ativação dos AQ após o contato com solo na AU evidencia a importância da região lombo-pélvica na estabilização pélvica em situações de grande instabilidade. Estudos futuros são necessários para determinar os efeitos da ativação muscular apresentada na imposição de cargas mecânicas potencialmente lesivas no joelho em atletas do sexo masculino.

Classificação de sinais acústicos utilizando a transformada wavelet discreta e a decomposição de modo empírico: aplicações na área de alimentos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Analise de desgaste em materiais aplicados em discos de freio

Baja SAE competitions challenge engineering students to design and build offroad vehicles, preparing them for the competitive job market. This monograph aims to study a part of the braking of a Baja SAE vehicle system, the brake disc. Giving attention to the wear suffered by discs of two different materials, steel 1045 and stainless steel 304, helping the team Piratas do Vale Bardahl in the best selection between them. Braking tests were performed on a test bench. Both discs have suffered the same braking conditions. Brake pads material, brake line pressure, braking time, number of braking, were parameters which were repeated in the testing of different types of disk, in order to ensure a high power comparison between the obtained data. Before and after the disk tests were weighed and measured, to make a comparison. After the brake tests, the disks were subjected to hardness and surface roughness testing. With the data collected and observations made in the worn parts, the comparison between these two materials was made, obtaining a selection of the best material for the team. The tests showed that steel 1045 has more advantages, compared to stainless steel 304, when applied to brake discs, on the tested conditions

Complexidade do ambiente e assimetria no andar de idosos com doença de Parkinson

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Comparação do efeito do período de recuperação da fadiga muscular no andar entre adultos jovens e idosos

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

Desenvolvimento de algoritmo de controle de tração para regeneração de energia metroviária - ACTREM: melhoria da eficiência energética de sistemas de tração metroviária.

Esta tese propõe um modelo de regeneração de energia metroviária, baseado no controle de paradas e partidas do trem ao longo de sua viagem, com o aproveitamento da energia proveniente da frenagem regenerativa no sistema de tração. O objetivo é otimizar o consumo de energia, promover maior eficiência, na perspectiva de uma gestão sustentável. Aplicando o Algoritmo Genético (GA) para obter a melhor configuração de tráfego dos trens, a pesquisa desenvolve e testa o Algoritmo de Controle de Tração para Regeneração de Energia Metroviária (ACTREM), usando a Linguagem de programação C++. Para analisar o desempenho do algoritmo de controle ACTREM no aumento da eficiência energética, foram realizadas quinze simulações da aplicação do ACTREM na linha 4 - Amarela do metrô da cidade de São Paulo. Essas simulações demonstraram a eficiência do ACTREM para gerar, automaticamente, os diagramas horários otimizados para uma economia de energia nos sistemas metroviários, levando em consideração as restrições operacionais do sistema, como capacidade máxima de cada trem, tempo total de espera, tempo total de viagem e intervalo entre trens. Os resultados mostram que o algoritmo proposto pode economizar 9,5% da energia e não provocar impactos relevantes na capacidade de transporte de passageiros do sistema. Ainda sugerem possíveis continuidades de estudos.

Efeitos do exercício moderado prévio com oclusão vascular sobre a cinética da oferta e utilização do oxigênio em um exercício subsequente de alta intensidade

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Educação Física, Programa de Pós-Graduação Stricto-Sensu em Educação Física, 2015.