Studio preliminare di una rete microcogenerativa con sistema ORC

Studio preliminare di una futura installazione di un banco prova con sistema ORC in parallelo ad una fuel cell. Analisi e scelta dell'impianto ORC, scelta della fonte di calore e del sistema di condensazione in base alle esigenze dell'impianto ORC scelto. Scrittura di un codice di calcolo per simulare l'intero sistema installato.

Analisi del rendimento di sistemi micro ORC di tipo sperimentale

In questo lavoro si analizza il rendimento isoentropico di diversi espansori adottati all’interno di sistemi micro-ORC (Organic Rankine Cycle). Si parte da una descrizione generale dei sistemi ORC, mettendone in evidenza le principali caratteristiche, il layout tipico, le differenze rispetto ad un ciclo Rankine tradizionale, e gli ambiti di utilizzo. Si procede ad una trattazione teorica del rendimento isoentropico del compressore e dell’espansore, specificando le ipotesi adottate nei calcoli e mettendo in luce la relazione tra rendimento isoentropico e politropico nell’uno e nell’altro apparato. Si passa poi alla descrizione delle quattro principali tipologie di espansori presenti in letteratura: scroll, screw, vane e piston, e si prosegue con l'analisi nel dettaglio della letteratura relativa alla valutazione dell’efficienza di questi quando utilizzati all’interno di un sistema micro-ORC. Infine, dopo aver descritto il sistema ORC del laboratorio di via Terracini del DIN, illustrandone layout, componenti principali, potenza scambiata all’interno dei componenti e modalità di calcolo adottata per la valutazione del rendimento isoentropico dell’espansore e del sistema complessivo, si confrontano i dati di efficienza di questo con quelli reperiti in letteratura. Il confronto del rendimento, dell'espansore e complessivo, del sistema del DIN, 33.8% e 1,818% rispettivamente, con quelli degli altri sistemi, è risultato di difficilmente valutazione a causa delle condizioni di forte off-design del sistema stesso. Dalla ricerca è inoltre emerso che i fluidi più utilizzati nella sperimentazione, e dunque capaci di migliori prestazioni, sono R245fa, R134a e R123. Per quel che riguarda infine gli espansori, nel range di potenza di 1-10 kW, lo scroll risulta essere il migliore.

Layout e confronto prestazioni di banchi prova di micro-ORC

Nell’elaborato presentato è stato analizzato il sistema ORC, presente nel laboratorio DIN della Facoltà di Ingegneria, e confrontato con alcuni banchi prova estratti dalla letteratura. Sono stati studiati gli elementi caratterizzanti del sistema, definendone le loro caratteristiche, le loro dimensioni e la loro collocazione all’interno dell’impianto. Inseguito è stato fatto un confronto con degli impianti di simile taglia che sfruttano fonti di calore differenti. Infine è stato esaminato nel dettaglio il layout del sistema ORC definendone la sua struttura 3D per avere una maggiore chiarezza sulla composizione di questo impianto e sul posizionamento reciproco dei suoi elementi.

Estudo técnico/económico da instalação de uma central de cogeração numa serração de madeira

O pinheiro tem um papel importante na ecologia e economia nacional. O Pinheiro sofre de uma praga severa, denominada por doença da murchidão dos pinheiros, causada pelo nemátodo da madeira do pinheiro (NMP). Apresenta-se como um verme microscópico, invertebrado, medindo menos de 1,5 mm de comprimento. O contágio entre árvores deve-se a vectores biologicamente conhecidos por longicórneo e capricórnio do pinheiro. Os produtores de madeira de pinho são desta forma obrigados a efectuar tratamentos térmicos (HT), de eliminação do NMP e dos seus vectores para que a exportação da madeira serrada cumpra com a norma NP 4487. De modo a manter a competitividade internacional das empresas nacionais, o impacto dos custos do HT deve ser minimizado. O objectivo desta dissertação é efectuar o estudo técnico-económico da implementação de um sistema de cogeração capaz produzir calor para efectuar o tratamento ao NMP e simultaneamente energia eléctrica para vender à rede pública. As receitas da venda de energia eléctrica poderão contribuir para a minimização dos custos do HT. Tendo em conta que os resíduos das serrações de madeira podem ser usados como combustível consideraram-se para avaliação duas tecnologias de cogeração, um sistema de turbina a vapor clássico (ciclo Rankine) e um sistema Organic Rankine Cycle (ORC), permitindo ambas a queima dos resíduos das serrações de madeira. No que diz respeito à avaliação económica, foi desenvolvido um simulador de tecnologia/modalidade de remuneração que efectua cálculos consoante as necessidades térmicas de cada produtor, a potência eléctrica a instalar e indicadores económicos, VAL, TIR e PAYBACK da instalação do sistema de cogeração. O simulador desenvolvido aplica a nova legislação que enquadra o sistema jurídico e remuneratório da cogeração (DL 23/2010), na qual se consideram duas modalidades, geral e especial. A metodologia desenvolvida foi aplicada num caso real de uma serração de madeira e os principais resultados mostram que as soluções apresentadas, turbina a vapor e sistema ORC, não apresentam viabilidade económica. Através da análise de sensibilidade, conclui-se que um dos factores que mais influência a viabilidade económica do projecto é o tempo de funcionamento reduzido. Sendo uma das soluções apresentada a criação de uma central de cogeração para vários produtores de madeira. Uma possível solução para o problema do reduzido tempo de utilização seria o fornecimento do serviço de tratamentos térmicos a outros produtores de paletes de madeira que não possuem estufa própria.

Produção centralizada a biogás - análise do impacto a nível cooperativo

A utilização de energia renovável é hoje tema abordado em todo o mundo, devido à preocupação com a preservação do meio ambiente. Entre as energias renováveis, a biomassa destaca-se pela excelente disponibilidade que possui. Os dejetos bovinos são uma das mais abundantes, o qual tem grande potencial energético, se fermentado corretamente em biodigestores, obtendo como um dos produtos finais, o biogás. Esse gás é constituído na sua maior parte por gás metano (CH4) que é altamente inflamável. Neste trabalho pretende-se fazer a avaliação do potencial energético das propriedades de produção de leite na região do concelho de BRAGA aplicando uma tecnologia de queima de biogás e de produção de eletricidade utilizando um sistema de cogeração convencional e uma tecnologia mais recente, o Organic Rankine Cycle (ORC) e explicitando a respetiva análise económica. As opções por um sistema ORC na central em análise foram justificadas ponderando as vantagens e desvantagens deste ciclo em relação ao ciclo de vapor de água. O objetivo é a obtenção de energia elétrica e térmica e o aumento do rendimento global da instalação com o aproveitamento de todas as energias disponíveis, assim como a eliminação da toxidade dos dejetos para aproveitamento como biomassa. Partindo do levantamento bibliográfico e caraterização das diversas propriedades existentes no concelho, utilizando a tecnologia mais indicada e atual para este tipo de instalação. A biomassa utilizada foi uma mistura de dejetos bovinos com água. O biogás produzido foi convertido em energia elétrica e térmica, através da sua queima. Tem-se assim uma central que além de dar destino adequado aos dejetos animais, diminui a contaminação ambiental, evita a emissão de gás metano para a atmosfera e produz biogás. Efetua-se os cálculos económicos para dois cenários distintos, implementação de uma central de valorização de biogás em cada um dos oito maiores produtores de leite do núcleo de Penso e o aproveitamento dos dejetos produzidos pelos mesmos para implementação de uma central global de recolha dos mesmos, onde é feito o tratamento dos mesmos e a consequente produção de biogás. Na análise económica foram utilizados os seguintes critérios: o VAL (valor atual líquido), a TIR (taxa interna de rendibilidade) e o Período de Retorno Financeiro do Projeto.

Impiego di un ORC per l'incremento delle prestazioni di un sistema trigenerativo.

Progettazione meccanica di un impianto di trigenerazione ed studio di un'ipotesi di potenziamento mediante tecnologia ORC.

Analisi sperimentale delle prestazioni di un sistema micro-ORC

Con l’aumento del consumo mondiale di risorse energetiche del pianeta, è diventato sempre più necessario utilizzare sistemi energetici che sfruttino al meglio la fonte di energia che li alimenta. Una delle soluzioni in questo ambito è quella proposta dagli Organic Rankine Cycle (ORC). Questi sistemi recuperano energia termica altrimenti non utilizzabile per le temperature troppo basse e sfruttano sorgenti termiche con ampi range di temperatura. L’elaborato volge all’analisi sperimentale delle prestazioni di un sistema Micro-ORC di piccola taglia, con rendimento termodinamico massimo dichiarato dal costruttore del 10 %. Inizialmente vengono descritti i fluidi organici e i sistemi che ne fanno uso, descrivendo anche esempi bibliografici di banchi prova per interpretare al meglio i risultati ottenuti con quello disponibile, che viene poi descritto, comprendendo i circuiti di asservimento dell’acqua calda e fredda, i punti di misura e il programma di acquisizione dati. Ci si concentra poi sulla descrizione e l’utilizzo dei codici implementati per l’elaborazione dei dati acquisiti. Questi hanno permesso di osservare gli andamenti temporali delle grandezze fondamentali per il sistema e valutarne la ripetibilità del comportamento nel corso di differenti prove. Vengono proposte infine le mappe di funzionamento per l’intero impianto e per i vari sotto-sistemi, offrendone un’interpretazione e inquadrandone i punti di lavoro ottimali. Attraverso la loro osservazione si sono dedotte le condizioni necessarie per avere un funzionamento ritenuto stabile del sistema ed è stato possibile ottimizzare le procedure svolte durante le fasi di test e di acquisizione dati. Sarà oggetto di studi futuri l’ottimizzazione dell’impianto, prolungando i tempi di esercizio a parità di carico elettrico e frequenza imposta alla pompa, con il fine di ottenere delle curve di prestazioni confrontabili con quelle presenti in bibliografia per altri sistemi ORC.

Analisi sperimentale del funzionamento di un sistema micro-ORC

Questa tesi tratta nello specifico lo studio di un impianto micro-ORC, capace di sfruttare acqua alla temperatura di circa 70-90°C come sorgente termica. Questo sistema presenta una potenza dichiarata dal costruttore pari a 3kW e un rendimento del 9%. In primo luogo, si descrivono le caratteristiche principali dei fluidi organici, in particolare quelle del freon R134a, impiegato nel banco prova. Vengono illustrati dettagliatamente l’impianto e la sensoristica utilizzata per le misurazioni delle varie grandezze fisiche. Tramite esse, con l’utilizzo di un programma di acquisizione dati appositamente relizzato in ambiente LabVIEW, è stato possibile calcolare in tempo reale tutti i parametri di funzionamento, necessari per la caratterizzazione del sistema. Per una veloce ed efficiente elaborazione dei dati registrati durante le prove in laboratorio, è stato realizzato un programma in linguaggio VBA. L’utilizzo di questo codice ha permesso, in primo luogo, di individuare e correggere eventuali errori di calcolo e acquisizione presenti in ambiente LabVIEW e, in secondo luogo, si è reso indispensabile per comprendere il funzionamento dell’impianto nelle varie fasi, come accensione, spegnimento e produzione di potenza. Sono state inoltre identificate le modalità di risposta del sistema al variare dei comandi impostabili dall’utente, quali il numero di giri della pompa e la variazione della temperatura della sorgente calda. Si sono poi osservate le risposte del sistema al variare delle condizioni esterne, come ad esempio la temperatura dell’acqua di condensazione. Una specifica prova è stata analizzata in questo elaborato. Durante tale prova il sistema ha lavorato in forte off-design, erogando una potenza elettrica pari a 255 W, raggiungendo un basso valore del rendimento (pari a 1.8%). L’analisi dei dati ha portato ad identificare nuovi limiti di funzionamento, legati ad esempio alla quantità di fluido interna al sistema.

Variabilidade espacial e sazonal da concentração de elementos-traço em sedimentos do sistema estuarino de Santos-Cubatão (SP)

Multi-element analyses of sediment samples from the Santos-Cubatão Estuarine System were carried out to investigate the spatial and seasonal variability of trace-element concentrations. The study area contains a rich mangrove ecosystem that is a habitat for tens of thousands of resident and migratory birds, some of them endangered globally. Enrichments of metals in fine-grained surface sediments are, in decreasing order, Hg, Mn, La, Ca, Sr, Cd, Zn, Pb, Ba, Cu, Cr, Fe, Nb, Y, Ni and Ga, relative to pre-industrial background levels. The maximum enrichment ranged from 49 (Hg) to 3.1 (Ga). Mercury concentrations were greater in the Cubatão river than in other sites, while the other elements showed greater concentrations in the Morrão river. Concentrations of Mn were significantly greater in winter and autumn than in summer and spring. However, other elements (e.g. Cd and Pb) showed the opposite, with greater concentrations in summer and spring. This study suggests that seasonal changes in physical and chemical conditions may affect the degree of sediment enrichment and therefore make the assessment of contamination difficult. Consequently, these processes need to be considered when assessing water quality and the potential contamination of biota.

Sistema limpo em linha para extração em fase sólida de contaminantes emergentes em águas naturais

A solid-phase in-line extraction system for water samples containing low levels of emerging contaminants is described. The system was specially developed for large volume samples (up to 4 L) using commercial solid-phase extraction (SPE) cartridges. Four sets containing PTFE-made connectors, brass adapters and ball valves were used to fit SPE cartridges and sample bottles to a 4-port manifold attached to a 20 L carboy. A lab-made vacuum device was connected to the manifold cap. The apparatus is robust and less expensive than the typical available system. Its also provides less experimental handling, avoiding cross contamination and sample losses.

Análise do investimento em climatização para bovinos de leite em sistema de alojamento free-stall

The difficulty in adapting European dairy cows breeds in Brazil affect considerably the milk production sector. Brazilian climatic conditions are not totally favorable and the development of new tecnologies is needed for the animals express their genetic potential, as well as their best feed conversion. An economical analysis of the applied investment in the free-stall climatization equipment in dairy housing, for estimating studies related to profit, possibility of return investment as well as time for this return is necessary. The objective of this research was to evaluate the influence of climatization investment in the milk production process and analyze the economical aspect of this investment. There were used 470 high productive dairy cows with genetic and morphologic homogeneous characteristics, and analyzed in two similar periods. Investment calculations were done using Excell®. The results were satisfactory and the invested capital was proved to return to the producer in a short term, 57 days.

Sistema de monitoramento de perdas visíveis de cana-de-açúcar em colhedora de cana picada

In the last few years the sugar-cane mechanical harvested area has increased, especially in regions with appropriated slop. The use of this technology brings some inconveniences, such as, the increase in the percentage of extraneous matter, which causes the reduction of technological quality of the raw material, and losses in the field. Extraneous matter (trash) is composed of tops and leaves in major percentage, plus soil and roots, and eventually some metal parts. In the green cane harvest system the percentage of extraneous matter has a tendency to increase due to the great amount of vegetal matter to be processed. The increase in the blower fan speed to reduce the amount of extraneous matter can lead to an unacceptable economic level of raw material losses. The main objective of this work was, using a cane loss monitor, to evaluate and quantify the amount of visible losses of sugar cane through the primary extractor at two different fan speeds. Afterwards these losses were related to the harvester cleaning efficiency. The piezoelectric transducer shows a reasonable sensibility. The results show that the cleaning efficiency in the primary extractor (85% mean), the cane losses (between 5.68% and 2.15%) and fan speed are interrelated. The total losses and specially splinters (between 3.19% and 0.91%), showed a significant difference among the treatments.

Sistema de sincronismo entre a colhedora de cana-de-açúcar e o veículo de transbordo

One of the problems found in mechanical harvest of sugar cane is the lack of synchronism between the harvest machine and the infield wagon, causing crop losses as well as operational capacity. The objective of the present research was to design a system capable of helping to synchronize the sugar cane harvest machine with the wagon. The communication between tractor and harvest machine is wireless. Two ultrasound sensors coupled to the elevator and a microprocessor manage such information, generating a correct synchronization among the machines. The system was tested in laboratory and on field performing its function adequately, maintaining the two machines in synchronization, indicating and alerting the operators their relative positions. The developed system reduced the sugar cane lost in 60 kg ha-1 comparing to the harvest with the system turned off.

Sistema MINUS® - técnica minimamente invasiva para o tratamento das fraturas transtrocanterianas do fêmur

The MINUS system was developed as a minimally invasive procedure that uses a diaphyseal cephalic extramedullary implant for the treatment of transtrochanteral fractures of the femur in elderly patients. The implant consists of a sliding screw coupled to a plate adapted to the minimally invasive technique. The surgical access is approximately three centimeters in length located on the lateral surface of the hip, below the projection of the small trochanter. A perfectly adapted instrument was used for the procedure, which also requires the use of an image intensifier, reducing surgery time and rate of bleeding. The objective of this study is to present a new instrument and implant, developed specifically for treatment with the minimally invasive technique, reducing the length of the conventional surgical access from 10 to three centimetres. This new implant was given the commercial name of MINUS System.

Sistema Fonológico do Português: Rediscutindo o Consenso

Problems identified in the study and analysis of the phonology of Brazilian Indian languages belonging to the Macro-Jê branch such as Kaingang, Maxakali, and Mebengokre led the author to confirm the accuracy of some intuitions on the part of Piggott (1992) and Rice (1993) on dealing with relations between nasality and sonorancy (D'Angelis 1998). The applicability of the approach to the distinct processes of nasality and nasalization in Portuguese was verified with surprising results that recover some intuitions of Trubetzkoy (1939) and contribute to reconfirm the Mattoso Câmara's (1953; 1970) considerations, but at the same time go beyond them. This article presents the result of this investigation and its conclusions that suggest the validity and the necessity of reexamining even the phonemic inventory of the Portuguese language, an issue not at all questioned in the teaching of phonology, to take into account the linguistic changes in the phonological system of that language in the last fifty years.