Orientador: Marcos Julio Rider Flores / Banca: Fábio Bertequini Leão / Banca: Roberto Cayetano Lotero / Resumo: Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um modelo de programação linear inteira mista e outro de programação cônica de segunda ordem inteira mista para resolver o problema de alocação de bancos de capacitores fixos e/ou chaveados ao longo dos alimentadores primários de sistemas de distribuição de energia elétrica radiais, com o propósito de melhorar o perfil da magnitude de tensão e minimizar os custos de perdas de energia e de investimento. Nos modelos propostos, o cálculo do ponto de operação em regime permanente de sistemas de distribuição radiais é modelado matematicamente usando expressões lineares e cônicas de segunda ordem. O uso dos modelos garante a convergência para a solução ótima usando ferramentas de otimização clássica existentes. Os sistemas testes de 70, 136, 202 e 400 nós são utilizados para mostrar a exatidão dos modelos matemáticos, como também a eficiência das técnicas de solução propostas para resolver o problema de alocação de bancos de capacitores em sistemas de distribuição radiais. / Abstract: This work shows the development of a mixed integer linear programming model and a mixed integer second-order conic programming model to solve the allocation problem of fixed or switched capacitors banks in radial electrical distribution systems, with the aims to improve the voltage magnitude profile and minimize the energy losses and investment costs. In the proposed models, the steady-state operation point of the radial distribution system is modeled through linear and second-order conic expressions. The use of a mixed-integer linear programming model and a second-order conic programming model guarantee convergence to optimality using existing optimization software. The test systems of 70, 136, 202 and 400 nodes are used in order to show the accuracy of the mathematical models, as well as the efficiency of the proposed solution technique to solve the allocation problem of fixed or switched capacitors banks in a radial distribution system. / Mestre

Orientador: Carlos Frederico de Oliveira Graeff / Banca: José Humberto Dias a Silva / Banca: Carlos César Bof Bufon / Banca: Marcelo Mulato / Banca: Paulo Roberto Bueno / Resumo: Atualmente, a eletrônica baseada em materiais orgânicos vem ganhando visibilidade no cenário científico e tecnológico devido à alta flexibilidade mecânica e baixo custo desses materiais. A fabricação de dispositivos eletrônicos baseados em materiais orgânicos e técnicas de baixo custo é um desafio pertinente e atual. Os transistores merecem destaque por serem a base da tecnologia atual. Em especial, uma arquitetura vertical comumente conhecida como VOFET (Transistor Orgânico de Efeito de Campo em Arquitetura Vertical) vem sendo explorada nos últimos anos. Entretanto, um problema comum em VOFETs é o eletrodo intermediário, o qual deve ser permeável a campos elétricos e apresentar baixa resistência de folha utilizando técnicas com baixo custo de produção. Desta forma, na primeira parte deste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um eletrodo intermediário baseado em nanofios de prata utilizando a técnica de baixo custo conhecida como Mayer rod-coating. Os eletrodos otimizados foram aplicados em dispositivos VOFETs, resultando em transistores com densidades de corrente de 2,5 mA/cm2 e razão on/off de 5x103, utilizando tensões de operação de até 2 V. Além dos semicondutores orgânicos comumente sintetizados, corantes naturais também vêm sendo explorados para aplicações em dispositivos eletrônicos. Dentre eles, a melanina desperta atenção por ser um pigmento natural encontrado em vários sistemas biológicos. No corpo humano a melanina é responsável por funções como pigmentação,... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Currently, electronics based on organic materials has been acquiring visibility in the scientific and technological scenario due to the high mechanical flexibility and low-cost of these materials. The fabrication of electronic devices based on organic materials and low-cost techniques is a relevant and current challenge. Transistors deserve attention because they are the base of our current technology. In particular, a vertical architecture commonly known as VOFET (Vertical Organic Field Effect Transistor) has been explored in recent years. However, a common issue in VOFET structure is the intermediate electrode, which must be permeable to electric fields with low sheet resistance using low-cost production techniques. Thus, in the first part of this work, the development of an intermediate electrode based on silver nanowires using the low-cost technique known as Mayer rod-coating is presented. The optimized electrodes were applied in VOFETs, resulting in devices with current densities of 2.5 mA/cm2 and on/off ratio of 5x103, using operating voltages up to 2 V. Apart from to the organic semiconductors commonly synthesized, natural dyes are also being explored in organic electronics. Among them, melanin deserves attention because it is a natural pigment found in several biological systems. In the human body melanin is responsible for functions such as pigmentation, photoprotection and thermoregulation. The humidity-dependent electrical response associated with the high biocompa... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Heraldo Luiz Giacheti / Coorientador: Jorge Hamada / Banca: Sandro Donnini Mancini / Banca: José Antônio Poletto Filho / Resumo: A Gestão de Resíduos Sólidos Urbanos compõe um dos principais itens para garantia de proteção ambiental. O objetivo principal da presente pesquisa é elaborar um estudo que analise a qualidade na gestão de resíduos sólidos em municípios de pequeno porte, abrangendo um estudo de caso para os municípios de Fernão e Gália, Estado de São Paulo. O presente trabalho foi baseado na pesquisa metodológica e empírica. Avaliando os dados obtidos, em relação ao diagnóstico socioeconômico e ao Programa Município Verde e Azul, conclui-se que os melhores resultados foram destacados pelo município de Fernão, considerando principalmente a disponibilidade de recursos e maior número de certificações. Quanto ao Índice de Qualidade de Gestão de Resíduos (IQR), ambos os municípios apresentaram valores compatíveis com a legislação vigente. Ressalta-se que o município de Fernão, na maioria do período analisado, esteve próximo do limite superior de qualidade. Considerando os Planos Municipais de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos e os Planos Municipais de Saneamento Básico, verifica-se que em ambos os municípios há defasagem de conteúdo, não atendendo as exigências legais. Quanto à infraestrutura dos municípios, em ambos os casos as maiores dificuldades ou problemas estão relacionadas à participação da comunidade nas ações de gestão, a carência de recursos e a falta de aplicação da lei, por meio de fiscalizações. O IQG e IGR expõem que os municípios apresentaram um valor próximo do limite superior, ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Management of Urban Solid Waste composes one of the main items to guarantee environmental protection. The main objective of the present research is to elaborate a study that analyzes the quality in solid waste management in small municipalities, covering a case study for the municipalities of Fernão and Gália, State of São Paulo. The present work was based on methodological and empirical research. Evaluating the data obtained, in relation to the socioeconomic diagnosis and the Green and Blue Municipality Program, it is concluded that the best results were highlighted by the municipality of Fernão, considering the availability of resources and a greater number of certifications. Regarding the Quality index of waste management (IQR), both municipalities presented values compatible with the current legislation. It should be noted that the municipality of Fernão, during the majority of the analyzed period, was close to the upper quality limit. Considering the Municipal Plans of Integrated Solid Waste Management and the Municipal Plans of Basic Sanitation, it is verified that in both municipalities there is content lag, not meeting the legal requirements. As for the infrastructure of municipalities, in both cases the greatest difficulties or problems are related to community participation in management actions, lack of resources and lack of law enforcement, through inspections. The IQG and IGR expose the municipalities presented a value near the upper limit, highlighting bette... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Neri Alves / Banca: Francisco Trivinho Strixino / Banca: Clarissa De Almeida Olivati / Banca: José Alberto Giacometti / Resumo: Foi realizado um estudo sobre as propriedades elétricas de filmes finos de óxido de alumínio (Al2O3) obtidos por anodização em solução eletrolítica preparada com ácido tartárico, etileno glicol e água. Filmes de Al2O3 com espessuras entre 20 e 70 nm foram crescidos sobre camadas de alumínio as quais foram depositadas por evaporação em vácuo sobre lâminas de vidro. Utilizou-se o processo de anodização em duas etapas, sendo que na primeira etapa aplica-se uma corrente constante de 0,48 mA/cm2 e monitora a tensão até alcançar o valor final, programado conforme a espessura desejada; e então, na segunda etapa, mantem-se se a tensão final durante 2 minutos, enquanto mede-se a corrente. Os filmes de Al2O3 apresentam constante dielétrica média de aproximadamente sete (ε = 7), tan δ da ordem de 10-3 e resistividade elétrica da ordem de 1013 cm. Estudou-se o efeito do tratamento de superfície pela a deposição de monocamadas dos silanos, octadecil triclorosilano (OTS), hexametildisilazano (HMDS) e do ácido fosfônico (OPA) nas características elétricas. O tratamento com HMDS se mostrou o mais efetivo, diminuindo a corrente de fuga e aumentando campo de ruptura dielétrica. Também foi estudado o efeito do recobrimento, da superfície dos filmes de Al2O3, com filmes dos polímeros isolantes poliestireno (PS), polivinil álcool (PVA), fluoreto de polivinilideno (PVDF) e polimetilmetacrilato (PMMA). A deposição de um filme de PMMA foi a que apresentou os melhores resultados, c... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: A study about electric properties of aluminum oxide (Al2O3) obtained by anodization of aluminum in a electrolytic solution prepared with tartaric acid, ethylene glycol and water was performed. Thin Al2O3 films from 20 to 70 nm were grown on aluminum layer which were deposited on glass slides by vacuum metallization. It was used the anodization process in two stages, being that in first stage applies a constant current of 0,48 mA/cm2 and monitory the voltage until reach the final value, programmed in according to the desired thickness; and in the second stage, the final voltage is maintained for two minutes, while the current is measured. The Al2O3 films present medium dielectric constant about seven (ε = 7), tan δ in order of 10-3 and resistivity in order of 1013 cm. It was studied the surface treatment effect by monolayers depositions of octadecyl trichlorosilane (OTS), hexamethyldisilazane (HMDS) and phosphonic acid (OPA) on the electrical characteristics. The HMDS treatment proved to be the most effective, reducing the leakage current and increasing the dielectric rupture field. The effect of the addition of polystyrene (PS), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylidene fluoride (PVDF) and polymethylmethacrylate (PMMA) films on the oxide surface was also studied. The deposition of a PMMA film presented the best results, with reduction of the leakage current around two orders of magnitude in relation to pristine oxide. Devices with metal-insulator-semiconducto... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2005 / Inclui bibliografia / O planejamento da expansão dos sistemas de distribuição de energia elétrica é um problema relevante para as empresas distribuidoras de energia. Neste caso o problema pode ser formalizado para minimização os custos de expansão do sistema com foco na constr / The expansion planning of electric energy distribution systems is a matter of huge importance for companies that offer that service, have in one mind that this problem can be formalized to decrease the costs of expansion of the system with focus on the co

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017 / Made available in DSpace on 2017-09-19T04:09:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348173.pdf: 10293889 bytes, checksum: 5f586916d8d1f8d875e6448813efdbf6 (MD5) Previous issue date: 2017 / Este trabalho propõe uma família de retificadores boost unidirecionais com alto ganho, esforços de tensão reduzidos nos interruptores e correção de fator de potência. Os conversores propostos baseiam-se na integração entre retificadores boost convencionais e uma célula multiplicadora de tensão tipo ladder a capacitor chaveado. O alto ganho em tensão com esforços de tensão reduzidos sobre os interruptores permite o uso de interruptores mais rápidos e de menor custo. Além disto, a célula de capacitor chaveado é modular e permite cascateamento de seus módulos para aumentar o ganho, e isto permite generalizar o ganho das estruturas em função do número de células usadas. O retificador boost híbrido é apresentado com o indutor no lado CA e, ao alterar a célula de comutação do retificador híbrido, duas novas estruturas bridgeless são geradas. As estruturas propostas podem utilizar as estratégias de controle clássico dos retificadores boost convencionais para obter fator de potência próximo à unidade e tensão de saída controlada. A divisão de tensão na célula de capacitor chaveado ocorre naturalmente e, desta forma, não são necessárias estratégias extras de modulação ou malhas adicionais de controle para tal. Além disto, a tensão nos interruptores é igual à tensão sobre os capacitores, que é uma fração da tensão de saída em função do número de células cascateadas. O trabalho apresenta as análises estática e dinâmica, tanto da célula de capacitor chaveado, quanto das estruturas. A análise da célula individual é usada para o seu dimensionamento, estimação das perdas e para verificar a influência dinâmica da célula no sistema. Por fim, é proposto um modelo dinâmico de ordem reduzida (segunda ordem) das estruturas originais de quarta ordem. Serão apresentadas validações por simulação e experimental das estruturas propostas para a seguinte especificação: 1 kW, 220 V CA de entrada e 800 V CC de saída e frequência de comutação de 100 kHz. Valores de rendimento em torno de 97 % foram obtidos nas estruturas bridgeless. / Abstract: This work proposes a family of bridgeless boost unidirectional rectifiers with high voltage gain, reduced voltage stress on the switches and power factor correction. The proposed converters are based in the integration between the conventional boost rectifier and a ladder switched capacitor voltage multiplier cell. The high voltage gain with reduced voltage stress on the components makes it possible to use faster and low-cost components. Also, the switched capacitor cells are modular and their modules can be stacked to increase the gain, and this allows the generalization of the structures' gain in function of the number of stacked cells. The hybrid boost rectifier is presented with the inductor at the AC side and, by modifying the switching cell of the hybrid rectifier, two novel bridgeless structures are generated. The proposed structures may controlled by the conventional boost rectifiers classic control strategy in order to obtain near unit power factor and regulated output voltage. The voltage self-balance in the switched capacitor cell occurs naturally, therefore no extra modulation technique or additional control loops are necessary. Also, the voltage stress on the switches are the voltage on the capacitors, which is a fraction of the output voltage in function of the number of stacked cells. The work presents the steady state and dynamic analysis of the structures and the switched capacitor cell. The individual analysis of the switched capacitor cell is used for its design, power loss estimation and to verify the dynamic influence of the switched capacitor cell in the entire system. Finally, a reduced order (second order) model of the fourth order original structures. Theoretical analysis, simulation and experimental validations of the proposed structures will be presented for the following specifications: 1 kW, 220 V AC input, 800 V DC output and 100 kHz switching frequency. Near 97% efficiency values were obtained in the bridgeless structure.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:08:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317920.pdf: 14601002 bytes, checksum: a6c488db2ab895334dcf2ebab5f36e9e (MD5) Previous issue date: 2013 / Uma das principais linhas de pesquisa em eletrônica de potência nas últimas duas décadas foi o desenvolvimento de conversores em alta frequência sem o uso de indutores e transformadores. Peso e volume reduzido, alta densidade de potência e baixa emissão de ruídos eletromagnéticos são resultados do uso apenas de interruptores e capacitores no estágio de potência destes conversores. Nesta dissertação de mestrado realiza-se o estudo teórico e prático de um conversor a capacitor chaveado CC-CC abaixador com 4 estágios, 48 V de tensão de entrada, 12 V de tensão de saída, 100 W de potência de saída apenas utilizando interruptores e capacitores. A partir deste primeiro estudo propõe-se uma nova topologia, um conversor a capacitor CA-CA abaixador com ganho estático ideal igual a ½. Um conversor de 220 V de tensão eficaz de entrada, 110 V de tensão eficaz de saída, 600 W de potência de saída com rendimento máximo de 95,6% é apresentado neste trabalho, constituindo um potencial candidato à substituição dos autotransformadores convencionais (sem controle da tensão de saída) em baixa potência (menos de 1 kW) em aplicações comerciais e residenciais.<br> / Abstract: One of the main line of research in Power Electronics in the last two decades has been the development of high frequency converters without inductors and transformers.Light weight, small size, high power density and low electromagnetic noise are the results of using only switches and capacitors in the power stage of these converters.This masters dissertation presents a theoretical and experimental study of a switched-capacitor step-down converter, 48 V input voltage, 12 V output voltage, 100 W output power using onlys witches and capacitors.From this first study, an AC-AC step-down converter based on the switched-capacitor principle is proposed. A 220 V high-side r.m.s. voltage, 110 V low-side r.m.s. voltage, 600 W output power converter with maximum efficiency is 95,6% is presented on this work, intending to be a potential candidate for replacing the conventional autotransformers (without control of output voltage) inlow power (less than 1 kW) for commercial and residential applications.

Made available in DSpace on 2015-06-17T19:34:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-20. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-18T12:47:16Z : No. of bitstreams: 1 000829891.pdf: 830355 bytes, checksum: fcd5ae47130818a153876fd967c1679d (MD5) / Neste trabalho propõe-se uma heurística especializada para a alocação ótima de bancos de capacitores para os sistemas de distribuição radiais, cujo objetivo é minimizar os custos devido às perdas de energia, sujeitas a certas restrições operativas do sistema elétrico de distribuição. Para realizar este objetivo foram desenvolvidos os seguintes tópicos: Um algoritmo heurístico construtivo, que tem como atividade principal a alocação de bancos de capacitores nas barras com demanda de potências reativas maiores e também procura uma solução inicial de minimização de custos das perdas de energia e uma metaheurística de busca em vizinhança variável descendente. Nessa metaheurística são implementadas estruturas de vizinhança adequadas para o problema de alocação de bancos de capacitores nas barras do sistema elétrico. A heurística especializada tem um novo conceito para a alocação ótima de bancos de capacitores ao desenvolver uma ferramenta amigável e poderosa de otimização no desenvolvimento de modelos matemáticos para os problemas de programação não linear inteiro misto. A heurística especializada foi implementada em linguagem de programação Fortran 90 e foram realizadas simulações com sistemas de distribuição radial de 33, 70 e 202 barras. Os resultados foram comparados com pesquisas que realizaram testes com esses sistemas elétricos. Assim, foi verificado um bom desempenho do algoritmo, pois gera soluções de boa qualidade atendendo a todas as restrições físicas e operacionais do problema / In this work we proposes a specialized heuristic algorithm for optimal allocation of capacitor banks in radial distribution systems, whose goal is to minimize costs due to energy losses, subject to some operational restrictions of the electric distribution system. To accomplish this goal the following subjects were developed: A constructive heuristic algorithm, which has as primary task the allocation of capacitor banks in buses with the most high-demand for reactive power and also search for an initial solution to minimize energy losses costs and a meta-heuristic which uses variable neighborhood descend search, in which we implemented appropriate neighborhood structures for the allocation problem of capacitor banks in electric system buses. The specialized heuristic uses a new concept for the optimal allocation of capacitor banks to develop a powerful and user-friendly optimization tool for the development of mathematical models for mixed integer nonlinear programming problems. The specialized heuristic was implemented in the programming language Fortran 90 and simulations were performed with radial distribution systems of 33, 70 and 202 buses. The results were compared with other research works that also tested with these electrical systems. Thus, it was verified that the algorithm has a good performance because it generates good quality solutions meeting all the physical and operational constraints of the problem

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-09-23Bitstream added on 2015-03-03T12:06:41Z : No. of bitstreams: 1 000807295.pdf: 3583048 bytes, checksum: fdee183b1980bd367edef326f55c9425 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho investigou-se o uso de diversos materiais e arquiteturas de filmes finos na produção de dispositivos eletrônico-orgânicos para aplicações sensoriais em meio aquoso. Foram estudados dispositivos orgânicos do tipo capacitor MIS (metal-isolante-semicondutor), transistores de efeito de campocom eletrólito no gate (EGOFETs, na sigla em inglês) e transistores eletroquímicos (OECTs, na sigla em inglês). Diversos dielétricos como poliestireno (PS), poli(metilmetacrilato) (PMMA), poli(vinilideno fluoreto-co-trifluor eltileno) (PVDF-TrFE) e poli(fenil-metilsilsesquioxano) (PSQ) foram avaliados na produção de capacitores MIS contendo poli(3-hexiltiofeno) (P3HT) como semicondutor com o objetivo final de produzir transitores de efeito de campo sensíveis a íons (ISOFETs, na sigla em inglês). Capacitores MIS com boas propriedades elétricas puderam ser obtidos utilizando PS/P3HT, entretanto, resultados indicaram sua ineficiênciaem água, o que levou ao desenvolvimento de EGOFETSs e OECTs. EGOFETs e OECTs se mostraram alternativas muito mais atuais, atraentes e eficientes para a operação em meio líquido. Foram fabricados EGOFETs de P3HT e pentaceno e OECTs de poli(3,4-elilenodioxitiofeno):poli(estirenofulfonado) (PEDOT:PSS) sobre substratos flexíveis e rígidos. EGOFETs de pentaceno foram utilizados na produção de biossensores para a detecção de biomarcadores (interleucinas 4 e 6) relacionados a processos inflamatórios. Estes biossensores foram produzidos através da modificação do gate do dispositivo por monocamadas automontadas de Proteína G e anticorpos de interleucina 4 e 6. Biossensores EGOFETs se mostraram aptos a detectar, de maneira específica, interleucinas em concentrações em torno 5-7 nano mol/L. Por fim, as características de operação de EGOFETs foram ainda avaliadas mediante o uso de filmes automontados (LbL, na sigla em inglês). Esta tese tem como objetivo colaborar com o desenvolvimento de... / In this a number of materials and thin film architectures have been investigated in the production of organic electronic devices for sensing applications in aqueous medium. Organic devices such as MIS ( metal- isulator-semiconductor) capacitors, electrolyte-gated organic field-effect transistors 9EGOFETs) and organic electrochemical transistors (OECTs) have been studied. Several dielectric materials such as polystyrene (PS), poly(methyl methacrylate) (PMMA), poly(vinylidenefluoride-co-trifuoroethylene) (PVDF-TrFE) and poly(phenylmethylsilsesquioxane) (PSQ) have been evaluated in the production of MIS capacitors containing poly(3-hexylthiophene) (P3HT) as semiconducting material for the purpose of the development of an ion-sensitive organic field-effect transistor (ISOFET). PS/P3HT-based MIS capacitors exhibited good electrical, however, results pointed out their inefficiency when operated in water, which led to development of EGOFETs and OECTs have shown to be more modern, attractive and efficiency alternatives for sensing in liquids, thus, P3HT and pentacene-based EGOFETs and poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS)-based OECTs have been fabricated onto flexibe and rigid substrates. Pentacene EGOFETs have been used to produce biosensors to detect biomarkers (interleukins 4 and 6) related to inflammation. These bionsensors have been produced exploiting their gate electrode modification by self-assembled monolayers of Protein G and interleukin 4 and 6 anbtibodies. EGOFET biosensors have shown to be able to detect, in a specific manner, interleukins in concentration as low as 5-7 nano mol/L. At last, the operational characteristics of EGOFETs have been assessed using layer-by-layer ultrathin films. This thesis has the main purpose to contribute to the development of new sensors and biosensors based on organic electronic devices

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-03-24Bitstream added on 2014-06-13T20:47:20Z : No. of bitstreams: 1 segurasalas_cs_me_ilha.pdf: 1129753 bytes, checksum: 955921a36679e44181119e8f27caf97c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Ensino Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA)