A presente pesquisa teve como objetivo principal analisar experimentalmente o comportamento térmico de um sistema de cobertura verde leve (CVL) e, também, comparar o comportamento térmico entre os diferentes sistemas de cobertura, frente aos ganhos térmicos no período de transição entre as estações primavera-verão, na cidade de São Carlos-SP. Os sistemas de cobertura em análise foram: 1) aço galvanizado, 2) telha de fibrocimento, 3) laje pré-moldada cerâmica, 4) telha cerâmica e 5) cobertura verde leve (CVL). A CVL caracteriza-se por um sistema construtivo que possui laje pré-moldada cerâmica impermeabilizada com resina poliuretana vegetal, geomanta tridimensional leve e flexível para drenagem, camada reduzida de substrato e grama em sua superfície. As vantagens em relação à utilização das coberturas verdes, em geral, estão relacionadas à regulação de temperaturas, a melhora na eficiência energética das edificações, a capacidade de retenção das águas pluviais, ao aumento das áreas verdes, a atenuação dos efeitos das ilhas de calor, além da contribuição estética e social no ambiente urbano. A metodologia adotada baseou-se na definição do dia típico experimental e nos parâmetros da inércia térmica aplicados aos componentes construtivos da cobertura. As medições experimentais foram realizadas em células de teste no canteiro experimental da Universidade de São Paulo (USP), pelo grupo de ecotecnologias: novos materiais e procedimentos. Foram armazenados em um sistema de aquisição automática de dados, registros referentes às temperaturas do ar externo e interno às células de teste e da temperatura superficial interna dos sistemas de cobertura. Como resultado, a CVL apresentou um bom comportamento no que se refere à atenuação das variações de temperaturas internas à edificação, frente às temperaturas do ar externo. Obteve, também, a menor temperatura superficial na face interna do sistema de cobertura, quando comparada aos outros sistemas construtivos. Por tanto, conclui-se que a CVL constitui-se de alternativa viável para construção, devido a sua capacidade de amortecimento e atraso do fluxo térmico (inércia térmica), contribuindo com o estabelecimento de temperaturas internas mais amenas e, além disso, por fundamentar-se em preceitos de uma arquitetura de maior consonância com o ambiente natural. / The present research main objective was to experimentally analyze the thermal behavior of an extensive green roof system and also to compare different roof system thermal behavior, considering their thermal profits in the period of transition between the stations spring-summer, in the city of São Carlos-SP. The roof systems analyzed were: 1) galvanized steel, 2) earth flax, 3) paving-stone, 4) ceramic tile and 5) extensive green roof. The extensive green roof can be characterized as a constructive system that holds a waterproofed paving-stone with vegetable resin, a slight and flexible three-dimensional geomat, used for draining, a reduced layer of substratum and grass in its surface. The green roofs advantages are mainly related to temperatures regulation, improvement of energy efficiency in constructions, possibility of pluvial waters retention (runoff), increase of green areas, attenuation of heat islands effects, beyond the aesthetic and social contribution for the urban environment. The methodology used was based on the definition of the experimental typical day and the parameters of the thermal inertia applied to the constructive components of the cover. The experimental measurements had been carried in test of cells located in the experimental base of the University of São Paulo (USP), by the group of ecotecnologys: new materials and procedures. They were stored in a system of automatic acquisition of facts, records regarding the temperatures of the internal and external air in the test of cells, and the superficial temperature of the internal roof systems. As a result, the extensive green roof presented a good behavior, considering the attenuation of the construction internal temperatures variations, facing the temperatures of the external air. It presented, also, the lesser superficial temperature of the internal face of the roof system, when compared with the other constructive systems. Therefore, one concludes that the extensive green roof consists of a feasible alternative for construction, due to its capacity of damping and delaying the thermal flow (thermal inertia), contributing to the establishment of pleasant internal temperatures and, moreover, for basing its rules on architecture patterns more sensitive to environmental issues.

Made available in DSpace on 2017-07-21T18:53:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SIMONE CRISTINE WOSNIACKI BICUDO.pdf: 856559 bytes, checksum: d069ed257c254bc2a62e80ada3a1d5a0 (MD5) Previous issue date: 2008-02-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Starch is a very imp ortant polysaccharide for food processing. It is extracted from different sources and presents very important particular thermal characteristics. The most important temperature for food industry applications is the gelatinization, investigated in this work by techniques of thermal analysis, Differential Scanning Calorimetry (DSC), in various native starches. The thermal behaviour of starch granules was investigated by Thermogravimetry (TG), Differential Thermogravimetry (DTG) and Differential Thermal Analysis (DTA). Also the amylose content was measured for characterization of the native starches. The native starch that presented the lowest gelatinization temperature was the pinhão seed, with peak temperature of 50.8ºC, whereas the lowest amylose content, among non waxy starches, was of banana, with apparent amylose content of 8.1% and total amylose of 9.0%. / O amido é um carboidrato muito importante para o processamento dos alimentos. Está presente em diferentes fontes e apresenta características térmicas também variadas. O intervalo de temperatura de maior importância para a indústria é a de gelatinização, investigada neste trabalho através da técnica de análise térmica, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), em diversos amidos nativos. Como muitos fatores influenciam o processamento dos alimentos, outras análises foram feitas para auxiliar na obtenção de informações para caracterizar diferentes amidos nativos, como Termogravimetria (TG) Termogravimetria Derivada (DTG) e Análise Térmica Diferencial (DTA), para investigar a degradação térmica dos grânulos de amido e os teores de amilose. O amido nativo que apresentou as menores temperaturas de gelatinização foi o de pinhão, com temperatura de pico de 50,8ºC enquanto que, os menores teores de amilose apresentados, dentre os amidos nativos não cerosos, foi o de banana, com amilose aparente de 8,1% e amilose total de 9,0%.

Inversores de sistemas fotovoltaicos são equipamentos de eletrônica de potência que fornecem energia elétrica em corrente alternada (CA) a partir de uma fonte de energia elétrica em corrente contínua (CC), no caso, os módulos fotovoltaicos. Estes inversores quando em operação aumentam sua temperatura. Este aumento de temperatura é indesejável, porém é inerente ao seu funcionamento. Equipamentos eletrônicos possuem um limite seguro de temperatura de operação, acima do qual podem ocorrer instabilidades de operação, redução da vida útil ou até mesmo falha drástica. O conhecimento da eficiência de conversão elétrica e das perdas responsáveis pelo aquecimento é importante para o adequado dimensionamento de inversores quando aplicados em sistemas fotovoltaicos conectados à rede, assim como para o desenvolvimento do inversor como produto. Para proteção, para aumento da vida útil, para maior confiabilidade, para maior estabilidade e para maior segurança de operação de componentes, inversores possuem rotinas em seus algoritmos de controle com estratégias automatizadas dedicadas ao gerenciamento térmico. Estas rotinas de proteção e gerenciamento térmico, sempre quando acionadas, tendem a reduzir a capacidade de conversão de potência do inversor, seja pelo acionamento de um ventilador auxiliar, seja pelo deslocamento do ponto de operação em máxima potência. Fabricantes de inversores tratam deste assunto pelo termo “temperature derating” (em inglês) Esta tese apresenta um estudo relacionado a influência da temperatura sobre o desempenho de inversores fotovoltaicos conectados à rede. Avalia tipos de estratégias de gerenciamento térmico e proteção de uso corrente em inversores comerciais. Apresenta resultados de ensaios experimentais para determinação de parâmetros térmicos característicos dos inversores. Descreve um modelo preditivo da temperatura de operação em regime transiente. A partir da determinação experimental de parâmetros térmicos, o modelo preditivo de temperatura de operação foi implementado no software de simulação dinâmica para dimensionamento e avaliação de sistemas fotovoltaicos FVCONECT, desenvolvido no LABSOL/UFRGS, estando o mesmo apto para simular a operação e estimar perdas anuais de desempenho energético decorrentes das rotinas de gerenciamento térmico, dos seus efeitos e das limitações impostas durante a operação de inversores fotovoltaicos conectados à rede. Um dos resultados da simulação é a evolução da temperatura do inversor, permitindo avaliar a frequência e amplitude dos ciclos térmicos ao qual o inversor é submetido e, consequentemente, determinar uma estimativa para durabilidade do inversor. / Photovoltaic inverters are electronic power devices that provide electrical energy in alternating current (AC) from a source of electrical energy in direct current (DC) - a photovoltaic generator, in this case. Inverters increase their temperature when in operation. This rise in temperature is not desirable, but inherent to its operation. Any electronic equipment has a safe operating temperature limit. When this limit is surpassed, operating instability, life reduction or even drastic failure may occur. The knowledge of the electrical conversion efficiency and the losses responsible for the heating is important for the proper sizing of grid-tie inverters in photovoltaic systems, as well as for the development of the inverter as a product. In order to increase the useful life of the device and its components, for greater reliability, safety, stability and security of operation, inverters have routines in their algorithms of control with automated strategies dedicated to the thermal management. These protection and thermal management routines, whenever activated, tend to reduce the power conversion capacity of the inverter, either by the activation of an auxiliary fan or by the displacement of the operating point at maximum power. Inverter manufacturers address this issue by the term "temperature derating". This thesis presents a methodology to evaluate the influence of the performance of different strategies to avoid excessive temperature of the inverter components on its performance and durability It is also made an evaluation of different thermal management strategies and protection used in commercial inverters. Results of experimental tests for determination of thermal parameters characteristic of the inverters are presented. A predictive model of transient operating inverter temperature is also described. From the experimental determination of thermal parameters, the predictive model of operating temperature was implemented to the FVCONECT, a dynamic simulation software for sizing and evaluation of photovoltaic systems developed in LABSOL / UFRGS. With this modification, the software was able to simulate the operation and estimate losses of energy due to the thermal management routines, their effects and the limitations imposed during the operation of grid-tie inverters. One of the results of the simulation is the evolution of the inverter temperature, allowing to evaluate the frequency and amplitude of thermal cycles to which the inverter is subjected and, as a consequence, an estimate of durability of the inverter.

O coletor solar de tubos evacuados une uma alta absortividade de radiação solar a um ótimo grau de isolamento térmico. Estas características, aliadas a um custo relativamente baixo, fazem deste tipo de coletor o mais utilizado no mundo. Por isso, diversos tipos de abordagens estão sendo adotadas para descrever seu comportamento térmico. Nesta linha, este trabalho foi desenvolvido através de abordagem experimental e teórica, sendo a última subdividida em numérica por CFD e analítica. A abordagem experimental contou com a construção de uma bancada para medida de temperatura e radiação, em um coletor de 24 tubos evacuados acoplados em um reservatório de 178 L. A abordagem por CFD utilizou um modelo tridimensional transiente. Com o modelo numérico validado, utilizando resultados experimentais, simularam-se diferentes condições de operação, em termos de ângulo de inclinação, fluxo de calor sobre o coletor, tamanho do reservatório e temperatura de entrada da água. Em relação à abordagem analítica, esta é dividida em: modelo de irradiância, modelo do tubo e modelo do reservatório. O modelo de irradiância determina a distribuição da radiação solar ao longo da circunferência do tubo. Parte desta radiação é absorvida pelo coletor e transferida para água. Esta quantidade é determinada com o modelo do tubo, que é baseado no método de resistências térmicas. O modelo do reservatório descreve o comportamento térmico da água em seu interior, tanto em aquecimento quanto em resfriamento, analisando a interação energética com o coletor e com o meio externo. O desenvolvimento do modelo do tubo passa pela avaliação da vazão mássica entre o tubo e o reservatório, além disso, o coeficiente de transferência de calor por convecção no interior do tubo deve ser determinado. Tais variáveis são determinadas a partir de uma correlação para o número de Reynolds, a qual foi obtida com resultados da avaliação por CFD e é função dos números de Nusselt, Grashof e Prandtl. A correlação proposta apresentou bom ajuste com os resultados numéricos. Com a bancada de ensaio experimental foram feitas medidas de temperatura da água no reservatório ao longo de alguns dias. Para as mesmas condições do experimento, a temperatura média da água no reservatório foi estimada com resultados da integração dos modelos de irradiância, do tubo e do reservatório. A diferença entre os resultados experimental e teórico foi de 4,8% para a energia acumulada. / The evacuated tube solar collector combines high solar radiation absorptivity to a great thermal insulation degree. These characteristics, combined with a relatively low cost, make this type of collector the most used in the world. Therefore, various types of approaches are being adopted to describe its thermal behavior. In this way, this work was developed through experimental and theoretical approaches, the latter being subdivided into numeric, by CFD, and analytical analysis. For the experimental approach a test bench was built. The tests was carried on a solar collector with 24 evacuated tubes coupled to a 178 L tank, measuring temperature and solar radiation. The CFD approach used a transient three-dimensional model. After the numerical model validation using experimental data, simulations was carried over different operating conditions in terms of angle, heat flux on the collector, tank size and water inlet temperature. The analytical approach is divided into: irradiance model, tube model and tank model. The irradiance model determines the irradiance distribution of solar radiation along the circumference of the tube. Part of this radiation is absorbed by the collector and transferred to water, this amount is determined with the tube model, using the thermal resistance method. The tank model describes the thermal behavior of inside water, both in heating and in cooling, analyzing energy interaction with the collector and the external environment. The development of the tube model involves the assessment of the mass flow rate between the tube and the tank, furthermore the convection heat transfer coefficient inside the tube must be determined. These variables are determined from a correlation for the Reynolds number, which was obtained with evaluation results by CFD. Proposed Reynolds number is a function of the Nusselt, Prandtl and Grashof numbers. The correlation presented a good agreement with the numerical results. Using the experimental test bench the water temperature was measured into the tank over a few days. For the same experiment conditions, the average temperature of the water into the tank was estimated by results of integration of irradiance, tube and tank models. The difference between the experimental and theoretical results was 4.8% for the accumulated energy.

A presente pesquisa teve como objetivo principal analisar experimentalmente o comportamento térmico de um sistema de cobertura verde leve (CVL) e, também, comparar o comportamento térmico entre os diferentes sistemas de cobertura, frente aos ganhos térmicos no período de transição entre as estações primavera-verão, na cidade de São Carlos-SP. Os sistemas de cobertura em análise foram: 1) aço galvanizado, 2) telha de fibrocimento, 3) laje pré-moldada cerâmica, 4) telha cerâmica e 5) cobertura verde leve (CVL). A CVL caracteriza-se por um sistema construtivo que possui laje pré-moldada cerâmica impermeabilizada com resina poliuretana vegetal, geomanta tridimensional leve e flexível para drenagem, camada reduzida de substrato e grama em sua superfície. As vantagens em relação à utilização das coberturas verdes, em geral, estão relacionadas à regulação de temperaturas, a melhora na eficiência energética das edificações, a capacidade de retenção das águas pluviais, ao aumento das áreas verdes, a atenuação dos efeitos das ilhas de calor, além da contribuição estética e social no ambiente urbano. A metodologia adotada baseou-se na definição do dia típico experimental e nos parâmetros da inércia térmica aplicados aos componentes construtivos da cobertura. As medições experimentais foram realizadas em células de teste no canteiro experimental da Universidade de São Paulo (USP), pelo grupo de ecotecnologias: novos materiais e procedimentos. Foram armazenados em um sistema de aquisição automática de dados, registros referentes às temperaturas do ar externo e interno às células de teste e da temperatura superficial interna dos sistemas de cobertura. Como resultado, a CVL apresentou um bom comportamento no que se refere à atenuação das variações de temperaturas internas à edificação, frente às temperaturas do ar externo. Obteve, também, a menor temperatura superficial na face interna do sistema de cobertura, quando comparada aos outros sistemas construtivos. Por tanto, conclui-se que a CVL constitui-se de alternativa viável para construção, devido a sua capacidade de amortecimento e atraso do fluxo térmico (inércia térmica), contribuindo com o estabelecimento de temperaturas internas mais amenas e, além disso, por fundamentar-se em preceitos de uma arquitetura de maior consonância com o ambiente natural. / The present research main objective was to experimentally analyze the thermal behavior of an extensive green roof system and also to compare different roof system thermal behavior, considering their thermal profits in the period of transition between the stations spring-summer, in the city of São Carlos-SP. The roof systems analyzed were: 1) galvanized steel, 2) earth flax, 3) paving-stone, 4) ceramic tile and 5) extensive green roof. The extensive green roof can be characterized as a constructive system that holds a waterproofed paving-stone with vegetable resin, a slight and flexible three-dimensional geomat, used for draining, a reduced layer of substratum and grass in its surface. The green roofs advantages are mainly related to temperatures regulation, improvement of energy efficiency in constructions, possibility of pluvial waters retention (runoff), increase of green areas, attenuation of heat islands effects, beyond the aesthetic and social contribution for the urban environment. The methodology used was based on the definition of the experimental typical day and the parameters of the thermal inertia applied to the constructive components of the cover. The experimental measurements had been carried in test of cells located in the experimental base of the University of São Paulo (USP), by the group of ecotecnologys: new materials and procedures. They were stored in a system of automatic acquisition of facts, records regarding the temperatures of the internal and external air in the test of cells, and the superficial temperature of the internal roof systems. As a result, the extensive green roof presented a good behavior, considering the attenuation of the construction internal temperatures variations, facing the temperatures of the external air. It presented, also, the lesser superficial temperature of the internal face of the roof system, when compared with the other constructive systems. Therefore, one concludes that the extensive green roof consists of a feasible alternative for construction, due to its capacity of damping and delaying the thermal flow (thermal inertia), contributing to the establishment of pleasant internal temperatures and, moreover, for basing its rules on architecture patterns more sensitive to environmental issues.

In business buildings, great part of the required power is spent on the air conditioning of internal settings. The transparent façades on such buildings are greatly significant on such matters, since a notable percentage of the thermal exchanges happen trough these elements. This paper structures an overview on the historical changes on the use of glasses on business buildings in the city of Porto Alegre, state of Rio Grande do Sul, highlighting the contemplation of the aspect of thermal and luminosity control on built environments. For each historical period, it s notable that the availability of different types of glasses on the market, chosen by architects, changes, resulting in diverse thermo-environmental and visual behaviors. The present paper was based on historical data, ranging from the period of 1992 to 2008, allowing analyses based on the performance of each alternative, taking into consideration the glasses spectrophotometric characteristics, solar factor values, visible transmission and thermal transmittance and the relation within the amount of energy required for cooling and heating the considered settings. 25 buildings were analyzed in the city and, from those, seven were selected for being considered to be representative of their period, with different solutions on their glass coverings. The data obtained was the basis for comparing their performances, on the various solar orientations, with that of a common glass. A trend of specifying lenses less reflective has been observed, with an increase in the amount of energy inflowing the rooms; and insulated glasses also, that hamper trade among environments. / Em edifícios comerciais, grande parte da energia necessária é gasta para o condicionamento térmico dos ambientes. Os fechamentos transparentes destes edifícios têm grande importância neste fato, pois significativo percentual das trocas térmicas ocorre através destes elementos. Este trabalho faz uma avaliação das mudanças históricas na utilização de vidros em prédios comerciais na cidade de Porto Alegre no estado do Rio Grande do Sul, evidenciando a consideração do aspecto do controle térmico e luminoso dos ambientes. Para cada período histórico, observa-se que as opções de vidros disponíveis no mercado, e especificados, são diferentes, resultando em comportamentos ambientais térmicos e visuais também diferentes. Este trabalho foi baseado em dados históricos do período de 1992 a 2009, permitindo uma análise dos desempenhos de cada solução, considerando-se as características espectrofotométricas dos vidros, valores de fator solar, transmissão no visível e transmitância térmica, e sua relação com a quantidade de energia necessária para refrigerar e aquecer suas salas. Foram analisados 25 edifícios comerciais na cidade, e destes, foram selecionadas sete considerados representativos para sua época, com soluções diferentes em seus envidraçamentos. Os dados obtidos serviram de base para comparar suas performances, nas devidas orientações solares, com as de um vidro comum. Observou-se que há uma tendência pela especificação de vidros menos refletivos, favorecendo o aumento da quantidade de energia que adentra as salas, e também de vidros insulados, que dificultam as trocas térmicas entre ambientes.

Orientador: Massao Ionashiro / Banca: Adelino Vieira de Godoy Netto / Banca: Éder Tadeu Gomes Cavalheiro / Banca: Maria Inês Gonçalves Leles / Banca: Salvador Claro Neto / Resumo: Foram sintetizados em solução aquosa os compostos [Ln(3-MeO-Bz)3].nH2O, sendo que Ln representa os lantanídeos trivalentes e Y(III) e 3-MeO-Bz representa o 3-metoxibenzoato. Os compostos foram sintetizados por adição estequiométrica do ligante nas respectivas soluções de cloretos ou nitratos de lantanídeos, sob agitação. A precipitação dos compostos foi instantânea e a caracterização foi realizada utilizando-se de métodos convencionais como: difratometria de raios X pelo método do pó, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, análise elementar e as técnicas termoanalíticas TG/DTG (termogravimetria / termogravimetria derivada), TG - DTA (termogravimetria e análise térmica diferencial simultânea) e DSC (calorimetria exploratória diferencial). Estas técnicas forneceram informações sobre desidratação, modos de coordenação, comportamento térmico, composição e estrutura dos compostos sintetizados. Com os resultados das curvas TG e da complexometria, pôde-se estabelecer a fórmula geral de cada composto sintetizado. Pela análise dos difratogramas de raios X foi observado que todos os compostos sintetizados são cristalinos sem evidência de isomorfismo. A observação dos espectros na região do infravermelho sugeriram uma coordenação quelante-bidentada do ligante aos respectivos centros metálicos. As curvas TG - DTA e DSC forneceram informações inéditas e importantes sobre o comportamento e a decomposição térmica dos compostos sintetizados. / Abstract: Solid state compounds of the type [Ln(3-MeO-Bz)3].nH2O, where Ln stands for trivalent La to Lu and Y(III) and 3-MeO-Bz is 3-methoxybenzoate, have been synthesized. The solid state compounds were prepared by stoichiometric addition slowly of the ligand solution to the respective metal chloride or nitrate solutions, with continuous stirring. The precipitation of the compounds was instantaneous and the characterization was performed using conventional methods such as: X-ray powder diffraction, infrared spectroscopy, elemental analysis, complexometry, simultaneous thermogravimetry and differential thermal analysis (TG-DTA), derivative thermogravimetry (DTG), differential scanning calorimetry (DSC). These techniques provided information about dehydration, coordination modes, thermal behavior, composition and structure of synthesized compounds. From TG curves and complexometry results, a general formula could be established for these compounds in the solid state. The X-ray powder patterns pointed out that the synthesized compounds have a crystalline structure without evidence concerning to the formation of isomorphous series. The infrared spectroscopy data suggest that 3- methoxybenzoate acts as a chelating bidentate ligand towards the metal ions considered in this work. The TG - DTA and DSC curves provided new and important information concerning the thermal behaviour and thermal decomposition of these compounds. / Doutor

Inversores de sistemas fotovoltaicos são equipamentos de eletrônica de potência que fornecem energia elétrica em corrente alternada (CA) a partir de uma fonte de energia elétrica em corrente contínua (CC), no caso, os módulos fotovoltaicos. Estes inversores quando em operação aumentam sua temperatura. Este aumento de temperatura é indesejável, porém é inerente ao seu funcionamento. Equipamentos eletrônicos possuem um limite seguro de temperatura de operação, acima do qual podem ocorrer instabilidades de operação, redução da vida útil ou até mesmo falha drástica. O conhecimento da eficiência de conversão elétrica e das perdas responsáveis pelo aquecimento é importante para o adequado dimensionamento de inversores quando aplicados em sistemas fotovoltaicos conectados à rede, assim como para o desenvolvimento do inversor como produto. Para proteção, para aumento da vida útil, para maior confiabilidade, para maior estabilidade e para maior segurança de operação de componentes, inversores possuem rotinas em seus algoritmos de controle com estratégias automatizadas dedicadas ao gerenciamento térmico. Estas rotinas de proteção e gerenciamento térmico, sempre quando acionadas, tendem a reduzir a capacidade de conversão de potência do inversor, seja pelo acionamento de um ventilador auxiliar, seja pelo deslocamento do ponto de operação em máxima potência. Fabricantes de inversores tratam deste assunto pelo termo “temperature derating” (em inglês) Esta tese apresenta um estudo relacionado a influência da temperatura sobre o desempenho de inversores fotovoltaicos conectados à rede. Avalia tipos de estratégias de gerenciamento térmico e proteção de uso corrente em inversores comerciais. Apresenta resultados de ensaios experimentais para determinação de parâmetros térmicos característicos dos inversores. Descreve um modelo preditivo da temperatura de operação em regime transiente. A partir da determinação experimental de parâmetros térmicos, o modelo preditivo de temperatura de operação foi implementado no software de simulação dinâmica para dimensionamento e avaliação de sistemas fotovoltaicos FVCONECT, desenvolvido no LABSOL/UFRGS, estando o mesmo apto para simular a operação e estimar perdas anuais de desempenho energético decorrentes das rotinas de gerenciamento térmico, dos seus efeitos e das limitações impostas durante a operação de inversores fotovoltaicos conectados à rede. Um dos resultados da simulação é a evolução da temperatura do inversor, permitindo avaliar a frequência e amplitude dos ciclos térmicos ao qual o inversor é submetido e, consequentemente, determinar uma estimativa para durabilidade do inversor. / Photovoltaic inverters are electronic power devices that provide electrical energy in alternating current (AC) from a source of electrical energy in direct current (DC) - a photovoltaic generator, in this case. Inverters increase their temperature when in operation. This rise in temperature is not desirable, but inherent to its operation. Any electronic equipment has a safe operating temperature limit. When this limit is surpassed, operating instability, life reduction or even drastic failure may occur. The knowledge of the electrical conversion efficiency and the losses responsible for the heating is important for the proper sizing of grid-tie inverters in photovoltaic systems, as well as for the development of the inverter as a product. In order to increase the useful life of the device and its components, for greater reliability, safety, stability and security of operation, inverters have routines in their algorithms of control with automated strategies dedicated to the thermal management. These protection and thermal management routines, whenever activated, tend to reduce the power conversion capacity of the inverter, either by the activation of an auxiliary fan or by the displacement of the operating point at maximum power. Inverter manufacturers address this issue by the term "temperature derating". This thesis presents a methodology to evaluate the influence of the performance of different strategies to avoid excessive temperature of the inverter components on its performance and durability It is also made an evaluation of different thermal management strategies and protection used in commercial inverters. Results of experimental tests for determination of thermal parameters characteristic of the inverters are presented. A predictive model of transient operating inverter temperature is also described. From the experimental determination of thermal parameters, the predictive model of operating temperature was implemented to the FVCONECT, a dynamic simulation software for sizing and evaluation of photovoltaic systems developed in LABSOL / UFRGS. With this modification, the software was able to simulate the operation and estimate losses of energy due to the thermal management routines, their effects and the limitations imposed during the operation of grid-tie inverters. One of the results of the simulation is the evolution of the inverter temperature, allowing to evaluate the frequency and amplitude of thermal cycles to which the inverter is subjected and, as a consequence, an estimate of durability of the inverter.

O coletor solar de tubos evacuados une uma alta absortividade de radiação solar a um ótimo grau de isolamento térmico. Estas características, aliadas a um custo relativamente baixo, fazem deste tipo de coletor o mais utilizado no mundo. Por isso, diversos tipos de abordagens estão sendo adotadas para descrever seu comportamento térmico. Nesta linha, este trabalho foi desenvolvido através de abordagem experimental e teórica, sendo a última subdividida em numérica por CFD e analítica. A abordagem experimental contou com a construção de uma bancada para medida de temperatura e radiação, em um coletor de 24 tubos evacuados acoplados em um reservatório de 178 L. A abordagem por CFD utilizou um modelo tridimensional transiente. Com o modelo numérico validado, utilizando resultados experimentais, simularam-se diferentes condições de operação, em termos de ângulo de inclinação, fluxo de calor sobre o coletor, tamanho do reservatório e temperatura de entrada da água. Em relação à abordagem analítica, esta é dividida em: modelo de irradiância, modelo do tubo e modelo do reservatório. O modelo de irradiância determina a distribuição da radiação solar ao longo da circunferência do tubo. Parte desta radiação é absorvida pelo coletor e transferida para água. Esta quantidade é determinada com o modelo do tubo, que é baseado no método de resistências térmicas. O modelo do reservatório descreve o comportamento térmico da água em seu interior, tanto em aquecimento quanto em resfriamento, analisando a interação energética com o coletor e com o meio externo. O desenvolvimento do modelo do tubo passa pela avaliação da vazão mássica entre o tubo e o reservatório, além disso, o coeficiente de transferência de calor por convecção no interior do tubo deve ser determinado. Tais variáveis são determinadas a partir de uma correlação para o número de Reynolds, a qual foi obtida com resultados da avaliação por CFD e é função dos números de Nusselt, Grashof e Prandtl. A correlação proposta apresentou bom ajuste com os resultados numéricos. Com a bancada de ensaio experimental foram feitas medidas de temperatura da água no reservatório ao longo de alguns dias. Para as mesmas condições do experimento, a temperatura média da água no reservatório foi estimada com resultados da integração dos modelos de irradiância, do tubo e do reservatório. A diferença entre os resultados experimental e teórico foi de 4,8% para a energia acumulada. / The evacuated tube solar collector combines high solar radiation absorptivity to a great thermal insulation degree. These characteristics, combined with a relatively low cost, make this type of collector the most used in the world. Therefore, various types of approaches are being adopted to describe its thermal behavior. In this way, this work was developed through experimental and theoretical approaches, the latter being subdivided into numeric, by CFD, and analytical analysis. For the experimental approach a test bench was built. The tests was carried on a solar collector with 24 evacuated tubes coupled to a 178 L tank, measuring temperature and solar radiation. The CFD approach used a transient three-dimensional model. After the numerical model validation using experimental data, simulations was carried over different operating conditions in terms of angle, heat flux on the collector, tank size and water inlet temperature. The analytical approach is divided into: irradiance model, tube model and tank model. The irradiance model determines the irradiance distribution of solar radiation along the circumference of the tube. Part of this radiation is absorbed by the collector and transferred to water, this amount is determined with the tube model, using the thermal resistance method. The tank model describes the thermal behavior of inside water, both in heating and in cooling, analyzing energy interaction with the collector and the external environment. The development of the tube model involves the assessment of the mass flow rate between the tube and the tank, furthermore the convection heat transfer coefficient inside the tube must be determined. These variables are determined from a correlation for the Reynolds number, which was obtained with evaluation results by CFD. Proposed Reynolds number is a function of the Nusselt, Prandtl and Grashof numbers. The correlation presented a good agreement with the numerical results. Using the experimental test bench the water temperature was measured into the tank over a few days. For the same experiment conditions, the average temperature of the water into the tank was estimated by results of integration of irradiance, tube and tank models. The difference between the experimental and theoretical results was 4.8% for the accumulated energy.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This works investigated the curing reaction of epoxidized oleic acid starshaped with different anhydrides, forming product as oligoésteres and polyesters. Oleic acid modified was obtained by esterification of oleic acid with an aminoalcohol to the resulting aminoester, followed by epoxidation of the double bond. The polymerization reactions were carried out from the opening of epoxy rings in the presence of different cyclic acid anhydrides: phthalic anhydride (PA), maleic anhydride (MA) and succinic anhydride (SA). The structures of the products in these reactions were elucidated by nuclear magnetic resonance (NMR) 1H and 13C and infrared spectroscopy (FT-IR). The technique of Differential Scanning Calorimetry (DSC) allowed the study of the crosslinking process of the different systems studied, allowing the determination of kinetic and thermodynamic parameters. The kinetic parameters of curing reaction systems of ME/AM and ME/AS were determined by methods Osawa, Kissinger and Barret. The thermal behavior of the products obtained was analyzed using thermogravimetric analysis (TGA). It was evident that the nature of anhydrides affects the thermodynamic and kinetics parameters of the crosslinking reaction. Values of DH for the reactions of epoxy ring opening are related to factors such as the steric size of the molecule and the position of the oxirane ring in the structure of the ME. The addition of BADGE in the mixture ME/anhydride increased molar mass and improves thermal and mechanical properties of polyester. By varying the composition of the system characteristics of the samples obtained were thermoplastic or crosslinked materials. The GPC results showed that the materials in the absence of BADGE are essentially oligomers. The rheology results indicated that all samples exhibit Newtonian fluid behavior. The viscosity values of the samples without BADGE indicated that these materials exhibited characteristics of highly viscous fluids and the samples in the presence of BADGE exhibited characteristics typical of solid. / Este trabalho investigou a reação de cura do ácido oleico epoxidado (ME) com forma estrela com diferentes anidridos, originando oligoésteres e poliésteres. O ácido oleico modificado foi obtido pela esterificação do ácido oleico com um aminoálcool dando origem ao aminoéster, seguido da epoxidação da dupla ligação. As reações de polimerização foram realizadas a partir da abertura dos anéis epóxi na presença de diferentes anidridos de ácido cíclico: anidrido ftálico (AF), anidrido maleico (AM) e anidrido succínico (AS). As estruturas dos produtos das reações foram elucidadas por Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de 1H e 13C e Espectroscopia de Infravermelho (FT-IR). A técnica de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) permitiu o estudo do processo de reticulação dos diferentes sistemas estudados, possibilitando a determinação de parâmetros cinéticos e termodinâmicos. Os parâmetros cinéticos da reação de cura dos sistemas ME/AM e ME/AS foram determinados pelos métodos Osawa, Kissinger e Barret. O comportamento térmico dos produtos obtidos foi estudado utilizando a técnica de DSC e Análise Termogravimétrica (TGA). Evidenciou-se que a natureza dos anidridos influencia nos parâmetros termodinâmicos e cinéticos da reação de reticulação. Os valores de DH para as reações de abertura do anel epóxi estão relacionados a fatores estéricos como o tamanho da molécula e a posição do anel oxirano na estrutura do ME. A adição de BADGE na mistura ME/anidrido aumentou a massa molar e melhorou as propriedades térmicas e mecânicas dos poliésteres. Variando a composição do sistema as características dos materiais obtidos passaram de termoplásticos a termorrígidos. Os resultados de GPC mostraram que os materiais sem BADGE consistem essencialmente de oligômeros e as resinas com BADGE se apresentaram insolúveis e com aspecto de resinas poliméricas sólidas. Os resultados de reologia indicaram que, todas as amostras apresentaram comportamento de fluido newtoniano. Os valores de viscosidade das amostras sem BADGE indicaram que estes materiais apresentaram características de fluidos altamente viscosos e as amostras na presença de BADGE apresentaram características típicas de sólido.