O setor de transporte é um exemplo de atividade econômica que depende fundamentalmente das cadeias produtivas do petróleo, gás natural e biocombustíveis para sua operação, além de ser um dos principais consumidores da energia primária do país. Portanto, qualquer melhoria nos processos de produção e uso final dos combustíveis veiculares, repercute favoravelmente tanto na utilização dos recursos energéticos e o desempenho do setor, quanto no impacto ambiental e na economia nacional. Nesse sentido, faz-se necessário o desenvolvimento de uma metodologia que permita avaliar as diferentes rotas de produção e uso final, para determinar as principais fontes de degradação da energia e quantificar o impacto ambiental por meio de uma ferramenta apropriada. Uma valiosa ferramenta é a análise exergética ampliada, a qual provê uma oportunidade de quantificar os requerimentos exergéticos totais e não renováveis e as eficiências globais e, desse modo, perseguir e priorizar o uso daquelas fontes de energia mais favoráveis e amigáveis com o meio ambiente. A exergoeconomia, que visa à distribuição racional dos custos exergéticos entre os diversos produtos de uma mesma planta, usa a quantidade de exergia de cada produto como base para a distribuição da exergia despendida no respectivo processo. Desta forma, neste trabalho se apresenta uma análise comparativa sobre as rotas de produção e uso final dos combustíveis derivados do petróleo e o gás natural (inclusive o hidrogênio produzido da reforma a vapor), etanol, biodiesel, além da análise da geração e distribuição da eletricidade na matriz elétrica brasileira. Propõe-se o uso dos custos exergéticos unitários renováveis e não renováveis e as emissões de CO2 como indicadores para avaliar a intensidade exergética renovável e não renovável, o impacto ambiental e o desempenho termodinâmico no uso final. Este procedimento permite hierarquizar os diferentes processos de conversão de energia na produção e uso final de combustíveis veiculares, a fim de determinar as melhores opções para o setor de transporte. / Transportation sector is an example of economic activity that fundamentally depends on the supply chains of oil, natural gas and biofuels for its operation, as well as being a major consumer of primary energy in the country. Therefore, any improvement that could be achieved in the vehicle fuels production and end use processes, favorably affects both the use of energy resources and industry performance, as well as the environmental impact and the national economy. Accordingly, it is necessary to develop a methodology based on a suitable tool to evaluate the different routes of fuel production and end use, so that the main sources of energy degradation and the environmental impact can be determined and quantified. A valuable tool that serves that purpose is the extended exergy analysis, which provides an opportunity to quantify the total and non-renewable exergy requirements and overall efficiencies, and thereby pursue and prioritize the use of the most environmentally friendly sources of energy. Exergoeconomy, which attempts to rationally distribute the exergy cost among the several products of a single plant, uses the amount of exergy of each product as the basis for the distribution of exergy expended in the respective process. Thus, this work presents a comparative analysis of the production routes and end use of vehicles fuels derived from petroleum and natural gas (including hydrogen produced from methane steam reforming), ethanol, biodiesel, besides of the analysis of generation and distribution of electricity in the Brazilian electricity mix. Moreover, the renewable and non-renewable unit exergy costs and CO2 emissions are proposed as indicators, able to assess the renewable and non-renewable specific exergy consumption, the environmental impact and the thermodynamic performance of transportation sector. This procedure allows to hierarchize the exergy conversion processes in the production and end use of transportation fuels, in order to determine the best options for the transportation sector.

[pt] Com a assinatura da Lei 11.097 de 13 de Janeiro de 2005, o Biodiesel fica introduzido na matriz energética brasileira. Até o fim de 2007, a mistura deste biocombustível ao diesel mineral, derivado do petróleo, é voluntária pelas distribuidoras de combustíveis. A partir de Janeiro de 2008, todo o óleo diesel será comercializado obrigatoriamente com 2% de Biodiesel misturado e, a partir de 2013 a mistura deverá conter 5% de Biodiesel. O mercado potencial de Biodiesel para esta meta de 2008 é de aproximadamente 800 mil toneladas anuais. Revela-se, portanto, um enorme esforço de todas as esferas interessadas neste mercado: instituições de ensino e pesquisa, agro-indústrias, indústrias ligadas ao setor energético, entre outras, com objetivo de se atingir a meta estipulada pela Lei. Como parte deste esforço, no presente trabalho foram levantados aspectos técnicos, econômicos, sociais e ambientais sobre a implementação do programa de implementação do Biodiesel na matriz energética brasileira, visando identificar os prós e contras da utilização deste biocombustível. Um modelo de análise termodinâmica de uma usina termelétrica foi desenvolvido para descrever o comportamento de motores ciclo diesel de grande porte operando com 4 tipos diferentes de Óleo Combustível e 5 tipos de Biodiesel. / [en] With the Federal Act number 11.097, from January 13, 2005, Biodiesel is introduced in the Brazilian energy matrix. To the end of 2007, a voluntary mixture of this fuel to mineral diesel oil can be prepared by fuel distributors. From January 2008, diesel oil will have to be commercialized with 2% of Biodiesel. This percentage is to be increased to 5% by 2013. The goal for 2008 means, approximately, 800 thousand ton of Biodiesel annually. All parts involved, universities, research institutes, agro business and energy industries, among others, have been putting a great deal of effort to meet the target set by Federal Government. The present work is a small contribution to this effort. Technical, economical, social and environmental aspects of the problem have been taking into account in the present study, in order to identify pros and cons of the utilization of Biodiesel. A simple thermodynamic model of a thermal-electric power plant was developed to predict the behavior of a large capacity diesel engine operating with conventional fuel (four different types of fuel oil) and with Biodiesel.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Julian.pdf: 962878 bytes, checksum: ef0bb42c721a66afa7b37a4fcf038e96 (MD5) Previous issue date: 2011-04-13 / Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / O presente trabalho tem como principal objetivo o estudo do fenomeno termopiezoeletrico. Um assunto importante é saber sob que condições a energia total do sistema termopiezoelétrico possui decaimento exponencial. Neste sentido, mostramos que o sistema termopiezoeléetrico linear possui decaimento exponencial se a região considerada satisfaz uma condição geométrica e uma desigualdade de observabilidade. Inicialmente apresentamos o problema que é estudado com as respectivas hipóteses e a condição geométrica que o domínio do problema deve satisfazer. Em seguida, utilizando uma técnica de desacoplamento nosso problema é desacoplado em dois problemas, um problema de piezoeletricidade com termo dissipativo e outro de condução de calor com termo de fonte. Assim, mostrando que a diferença dos semigrupos do sistema termopiezoelétrico acoplado e desacoplado respectivamente é compacta podemos provar que se o domínio do problema satisfaz a condição geométrica, e portanto, a propriedade do decaimento uniforme exponencial vale se e somente se é satisfeita uma desigualdade de observabilidade envolvendo os dados iniciais do problema. A segunda parte do trabalho tem como objetivo a obtenção de modelos de placas piezoelétricas com efeitos térmicos, mas especificamente a obtenção de um modelo bi-dimensional a partir do modelo tridimensional do sistema tervii mopiezoelétrico que preserve as características físicas do problema tridimensional para os casos estacionário e dinâmico. Cabe ressaltar que nem sempre as propriedades físicas de um problema são preservadas ao obter um modelo bi-dimensional a partir de um modelo tridimensional. Neste sentido, a obtenção do modelo bidimensional a partir do modelo tridimensional do sistema termopiezoelétrico é feita usando a analise assintótica. Inicialmente, fazemos uma descrição do domínio no qual trabalhamos, seguidamente, damos uma descrição matemática do problema da termopiezoeletricidade linear estática e dinâmica apresentando as hipóteses que são utilizadas para obter a formulação variacional de nosso problema em um domínio independente da espessura da placa o qual nos permita preservar as propriedades do problema em questão. Na seqüência, usamos a análise assintótica para obter o problema limite quando a espessura da placa tende para zero. Feito isso, apresentamos o modelo bi-dimensional da termopiezoeletricidade o qual preserva as propriedades físicas de nosso problema tanto no caso estático como no dinâmico. Finalmente, usando o método de elementos finitos apresentamos simulações numéricas para o caso estacionário de nosso problema.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseEduardoCoppoliFinal30ago2011.pdf: 3181243 bytes, checksum: 92f18a357bb128aeb133a3854958d1e9 (MD5) Previous issue date: 2011-10-27 / Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior / Métodos sem malha constituem uma classe de métodos numéricos usualmente aplicados na solução de equações diferenciais parciais (PDE). A principal característica destes métodos é que os mesmos não necessitam de uma malha como a usada nos métodos de elementos finitos. Esta característica pode ser bastante útil quando se esta modelando estruturas móveis, situação onde geralmente se necessita de um processo de reconstrução da malha. Este trabalho apresenta soluções para alguns dos principais aspectos encontrados na modelagem de dispositivos eletromagnéticos através do método sem malha denominado Element-Free Galerkin Method. Problemas como descontinuidade de materiais, domínios periódicos, imposição de condições de contorno essenciais, acoplamento entre as equações de campo e de circuito e modelagem de movimento são tratados nesta tese. Problemas de eletromagnetismo com materiais descontínuos constituem uma situação muito comum e são a causa de alguns problemas para os métodos sem malha. Geralmente esta característica leva a oscilações espúrias nas curvas do campo elétrico e magnético. Para se resolver este tipo de problema é proposta a utilização de funções de peso especiais na implementação do método. O uso de funções de peso especiais também permitira que a imposição das vii condições de contorno essenciais seja feita de maneira similar ao Método de Elementos Finitos. Este tipo de função propiciara também a simplificação da formulação variacional e do código computacional. Uma nova abordagem para o tratamento de problemas com fronteiras periódicas é proposta, fazendo uso de funções de peso especiais e na manipulação do sistema de equações. Este trabalho também apresenta um método que permite o acoplamento entre equações de circuito e do campo magnético no domínio do tempo para o EFGM. Para tal, uma maquina de indução trifásica é usada como exemplo, sendo apresentadas suas equações acopladas entre campo magnético e circuito magnético e circuito elétrico. Como etapa final do trabalho uma abordagem de modelagem do movimento desta maquina elétrica é proposta.

Made available in DSpace on 2016-04-25T16:45:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elias Barquete Albarello.pdf: 1196736 bytes, checksum: ddecfb7e3d553fe21e67003659251643 (MD5) Previous issue date: 2008-10-22 / In the context of the new model of the electric sector, the market projection has became a important tool for the sectorial planning and necessary in reason of the complexity of the national energy system, such in supply side and demand side. The social-economic and politic-institutional changes that will occur in the next decades allow to affirm, with reasonable security, that the future evolution of the energy demand, in particular of the electricity, will hardly follow the standards of the past, having to register differentiated movements duo to of the dynamic of the variable that determine its performance. In fact, the future is uncertain and it cannot be foreseen with exactness and security, being in the truth the result of discontinuities, ruptures and inflections of the standard past, highly influenced for new facts of the future and fruit of the social construction. Objectifying to analyze the importance of the construction of scenarios for the projection of electric energy market, a case study of the biggest electric energy distribution company of the country, AES Eletropaulo, was developed, in which it can verify the necessity of the use of scenario construction models, in reason of the results of the use of traditional methodologies, that might impact in the contract level of energy, conditioned by macroeconomic, social, institutional, ambient and technological factors, that present a relation of interdependence between itself, configuring an extensive net of mutual influences / No contexto do novo modelo do setor elétrico, a projeção de mercado tornou-se uma ferramenta de considerada importância para o planejamento setorial e necessária em razão da complexidade do sistema energético nacional, tanto do lado da oferta quanto do da demanda. As mudanças sócio-econômicas e político-institucionais que ocorrerão nas próximas décadas permitem afirmar, com razoável segurança, que a evolução futura da demanda de energia, em particular da eletricidade, dificilmente seguirá os padrões do passado, devendo registrar movimentos diferenciados decorrentes das dinâmicas das variáveis que determinam o seu desempenho. De fato, o futuro é incerto e não pode ser previsto com exatidão e segurança, sendo na verdade o resultado de descontinuidades, rupturas e inflexões do padrão passado, altamente influenciado por novos fatos portadores de futuro e fruto de uma construção social. Com o objetivo de analisar a importância da construção de cenários para a projeção de mercado de energia elétrica, foi conduzido um estudo de caso da maior distribuidora de energia elétrica do país, a AES Eletropaulo, na qual se pode verificar a necessidade de utilização de modelos de construção de cenários, referenciados no desenvolvimento desta pesquisa, em razão dos resultados decorrentes do uso de metodologias tradicionais, que poderão impactar no nível de contratação de energia, condicionada a fatores macroeconômicos, sociais, institucionais, ambientais, tecnológicos etc, que apresentam uma relação de interdependência entre si, configurando uma extensa rede de influências mútuas

Orientador: Vicente Lopes Júnior / Banca: Paulo Carlos Kaminski / Banca: Walter Katsumi Sakamoto / Resumo: A tecnologia de materiais inteligentes se tornou uma área de crescente interesse para o desenvolvimento de estruturas que podem incorporar atuadores e sensores capazes de detectar falhas. Extensivas investigações têm sido focadas na tecnologia que integra materiais inteligentes no monitoramento das condições de sistemas. Vários estudos têm sido realizados na área de identificação de sistemas mecânicos e há uma tendência de introduzir otimização em projetos de monitoramento de sinais que permitirá automatização do processo e caracterização de falhas para sistemas complexos. O problema de identificação de variáveis ou detecção de falhas em sistemas mecânicos é uma classe de problemas inversos e, portanto, não apresenta uma solução única. O problema inverso consiste em determinar as causas baseando-se na observação dos efeitos. Nos problemas inversos os parâmetros de falha (comprimento de trinca e/ou localização) podem ser calculados no domínio da freqüência ou do tempo. A metodologia proposta neste trabalho utiliza dados no domínio da freqüência, e utiliza, em uma primeira etapa, o método da impedância elétrica para se determinar a localização das falhas. Numa segunda etapa é realizada a quantificação da intensidade de falhas, usando algoritmos genéticos. Algoritmos genéticos (AG) são processos de otimização baseados nos princípios de evolução natural. Um AG simula um processo de adaptação em uma população inicial de indivíduos através de operadores genéticos artificiais em cada geração. Em condições de otimização, cada indivíduo da população é codificado em um cromossomo, que representa uma solução genérica para o problema, enquanto a adaptação individual é avaliada por uma função de aptidão. / Abstract: Smart material technology has become an area of increasing interest for the development of structures that are able to incorporate actuator and sensor capabilities for fault detection. Extensive investigations have been focused on integrating smart material technology into health monitoring systems. Several studies have been accomplished in the area of identification of mechanical systems and there is a tendency of introducing optimization in projects of signals monitoring, which would allow automation in the process and characterization of faults, even for complex systems. The problem of variables identification or damage detection in mechanical systems is a class of inverse problem and, therefore, it doesn't present a unique solution. The inverse problem consists in determining the causes based on some observation of their effects. In inverse problems the damaged parameters (crack length and/or location) can be calculated in frequency or time domain. The proposal methodology is based on frequency domain, and it uses, in a first stage, the method of electric impedance to determine the location of the faults. Later on takes place the quantification of the fault intensities, in a second stage, by using genetic algorithms. Genetic algorithms (GA) are optimization processes based on principles of natural evolution. A GA simulates an adaptation process taking an initial population of individuals and applying artificial genetic operators in each generation. In optimization conditions, each individual of the population is coded in a string or chromosomes, which represents a trial solution for a certain problem, while the individual adaptation is evaluated through a fitness function. / Mestre

Submitted by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2011-03-30T13:19:00Z No. of bitstreams: 2 MANITO, Allan Rodrigo ArrifanoPPGEngenharia Elétrica.pdf: 2219684 bytes, checksum: ad982bf8db2e0756a1202e094877512f (MD5) license_rdf: 22876 bytes, checksum: 0a4e855daae7a181424315bc63e71991 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-03-30T13:19:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 MANITO, Allan Rodrigo ArrifanoPPGEngenharia Elétrica.pdf: 2219684 bytes, checksum: ad982bf8db2e0756a1202e094877512f (MD5) license_rdf: 22876 bytes, checksum: 0a4e855daae7a181424315bc63e71991 (MD5) Previous issue date: 2009 / Apresenta-se neste trabalho uma análise da qualidade da tensão no Ponto de Acoplamento Comum (PAC) entre uma indústria de alumínio e o sistema interligado nacional, de modo a avaliar o impacto produzido por esta instalação na rede básica no que diz respeito aos fenômenos de flutuação de tensão, desequilíbrio de tensão e distorção harmônica de tensão. Os dados dos distúrbios da qualidade da energia citados anteriormente foram coletados através de uma campanha de medição com duração de 7 dias consecutivos, solicitada pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) em casos de cargas conectadas à rede básica que apresentem características não-lineares, como é o caso das indústrias de alumínio. Adicionalmente, um estudo computacional visando determinar os valores máximos de distorção harmônica de tensão no PAC é apresentado com o intuito de completar as análises via campanha de medição. Os programas computacionais utilizados para a realização do estudo foram o HarmZs do CEPEL e o Matlab 7.0. / In this work, it is presented an analysis of the voltage quality at the Point of Common Coupling (PCC) of an aluminum industry plant with the national grid in order to evaluate the impact of this facility in the grid regarding the voltage fluctuation, voltage unbalance and voltage harmonic distortion. The data of the power quality disturbances cited above were collected through a measurement campaign over a period of 7 consecutive days, as requested by the National Electric System Operator (ONS) for cases of loads connected to the grid which have nonlinear characteristics, such as aluminum plants. Additionally, a computational study to determine the maximum values of voltage harmonic distortion at the PCC is presented in order to complete the analysis made by the measurement campaign. The computational programs used for the study were the HarmZs of CEPEL and Matlab 7.0.

Orientador: Renato Rodrigues Kinouchi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ensino, História e Filosofia das Ciências e Matemática, 2013.

No panorama energético brasileiro, a geração de água quente e fria, pelos métodos convencionais, utilizando energia elétrica, implica em mais um fator de sobrecarga no sistema de geração, transporte e distribuição, potencializando os conhecidos picos de energia, onde o sistema de geração de energia elétrica de nosso país tem que estar dimensionado por apenas seis horas por dia e que para continuar garantindo esta energia exige pesados investimentos públicos, com grandes impactos. A energia elétrica é uma forma de energia de alta qualidade, devendo assim ser destinada a aplicações nobres, onde não é possível substituí-la. Maior importância tem sido dada ao estudo dos sistemas de refrigeração por absorção, devido às peculiaridades desses sistemas em relação aos ciclos por compressão e também pelo aproveitamento dos rejeitos térmicos. O objetivo desta pesquisa é contribuir para a redução do consumo de energia elétrica no setor comercial, mais especificadamente em hotelaria, situação esta que encontramos no consumo simultâneo de fonte de calor quente e fria. No entanto como fonte de energia alternativa a energia elétrica busca-se o gás LP, devido a sua capilaridade de distribuição de grande acesso aos empreendimentos em qualquer local do país e alto poder calorífico. O sistema de ar condicionado a gás LP é uma opção para sistemas de climatização. Proporciona uma significativa redução de consumo de energia quando se busca um equilíbrio nas demandas de fonte quente e fria / The Brazilian energy landscape, the generation of hot and cold water, by conventional methods, using electricity, implies an additional overhead factor in system generation, transmission and distribution, leveraging the familiar \"power surges\", where the system electric power generation in our country have to be sized for only six hours a day and to continue ensuring that energy demands heavy public investment, with major impacts. Electricity is a form of high quality power and should therefore be applicable for nobles, where you cannot replace it. Greater importance has been given to the study of the absorption refrigeration systems, due to the peculiarities of these systems in relation to the cycles of compression and also the utilization of waste heat. The objective of this research is to contribute to reducing electricity consumption in the commercial sector, more specifically in hotels, we found this situation in simultaneous consumption of heat source hot and cold. However as an alternative energy source to power up the search LPG, due to its capillary distribution of large enterprises access to anywhere in the country and high calorific value. The air conditioning system LPG is an option for air conditioning systems. Provides a significant reduction of energy consumption when it seeks to balance the demands of hot and cold source.

Este trabalho analisa a possibilidade de plantio sustentável de dendê (Elaeis guineensis) e o uso de sua biomassa residual como combustível em uma usina termelétrica para o provimento de energia elétrica em parte do Sistema Isolado, ao sul do Estado de Roraima. Para isso são conjugadas: a análise financeira, os aspectos sociais e as questões ambientais. Parte-se da definição das áreas necessárias para o plantio do dendê e para a instalação da indústria de extração dos óleos de palma e palmiste, associada a uma usina termelétrica movida à biomassa residual de dendê. Em seguida, procede-se a análise financeira, na qual é considerada a venda dos óleos de palma e de palmiste para a indústria alimentícia e de cosméticos, enquanto a biomassa residual (cachos de frutas vazios, cascas e fibras) é utilizada como combustível um uma usina termelétrica de 10MW de potência. A análise conjunta destas atividades indica que é possível obter uma taxa interna de retorno próxima a 16,71% ao ano e um valor presente líquido de R$ 46,9 milhões quando utilizada uma taxa de desconto de 15% ao ano, para um investimento total de R$ 491,5 milhões. Pelo fato de a região analisada estar localizada no Sistema Isolado, foi incorporado ao fluxo de caixa a sub-rogação dos benefícios da Conta Consumo de Combustível. Além de provar-se economicamente viável, no quesito ambiental, o trabalho realiza uma análise quantitativa da redução de emissões de gases de efeito estufa decorrente da substituição das termelétricas a óleo Diesel prevalentes na região pela biomassa residual do dendê. Tal plantio resulta em uma redução de aproximadamente 444 mil toneladas de CO2, assim como promove a recuperação de 28.888 mil hectares de terras degradadas. A análise social, por sua vez, indica que o plantio de dendê permite que cerca de 2.888 famílias permaneçam próximas às suas terras de origem, trabalhando em atividades apropriadas para o bioma amazônico e com uma geração de renda anual de R$ 5.800 somente com o plantio do dendê. / This study examines the viability of a sustainable project with the production of palm (Elaeis guineensis) to supply oil to food or cosmetic industries and the use of the residual biomass as a biofuel by a power plant. The biofuel side of the project aims the provision of electricity in part of the so called Isolated System, in southern Roraima. The analysis combines a financial approach, with social and environmental concerns. The starting point is the definition of the area size for planting the crop and fitting the assumptions of the industries (palm oil mill and biomass-fired power plant). In the procedures it is considered the palm oil and palm kernel oil sales for the food and cosmetics industries, while the residual biomass (empty fruit bunches, shells and fiber) is used as a fuel in a thermoelectric power plant. The analysis points to an internal rate of return close to 16,7% and a net present value of US$27.6 million, using a discount rate of 15% per year, for an investment of US$ 280 million. In environmental perspective, the quantitative analysis points to the reduction in emissions of greenhouse gases from the displacement of the Diesel powered plants, quite common in the region, by residual biomass powered one. Such displacement results in a reduction of approximately 444 thousand tons of CO2, as well as the recovery of 28,888 hectare of deforested areas. In social perspective, the project allows approximately 2,888 families to remain close to their homeland, working in appropriated activities for the local biome, obtaining US$3,400 per year only with palm plantation.