Orientador: Jozué Vieira Filho / Banca: Suely Cunha Amaro Mantovani / Banca: Bernardo José Guilherme de Aragão / Resumo: Neste trabalho propõe-se o monitoramento da integridade estrutural (SHM) em sistemas de tubulações usando-se a técnica da impedância Eletromecânica (EMI), que é uma forma de avaliação não destrutiva (NDE). A técnica EMI tem como base a Função de Resposta em Frequência (FRF) e se destaca por utilizar transdutores piezelétricos de baixo custo. Através da implementação de um sistema de SHM nas tubulações, é possível monitorar a integridade estrutural de forma contínua e reduzir, assim, os riscos de acidentes que podem prejudicar a população e o meio ambiente. A técnica proposta é baseada em transdutores do tipo PZT, que são colados na superfície curva do corpo principal do tubo da estrutura por meio de um adesivo de alta rigidez, e tem como vantagem básica a simplicidade. Os sensores, devidamente posicionados, são excitados em uma determinada faixa de frequência, gerando uma resposta que é medida através da impedância elétrica. O processo de monitoramento da integridade estrutural da tubulação é feito através de medições periódicas da impedância da estrutura e a detecção do dano é baseada nas alterações das respostas. Para detectar o dano, as diferentes medições são analisadas usandose índices de falha métrica tradicionais na área de SHM, como o RMSD RMSD (Root Mean Square Deviation) e o CCDM (Correlation Coefficient Deviation Metric). A técnica utilizada demonstrou capacidade para identificar corretamente a presença de danos no corpo principal dos segmentos de tubos das estruturas utilizadas, mostrando-se viável para detecção de danos em tubulações / Abstract: In this work proposes the Structural Health Monitoring (SHM) in piping systems using the technique of Electromechanical Impedance (EMI), which is a form of non destructive Evaluation (NDE). The EMI technique is based on the Frequency Response Function (FRF) known for its simplicity and for the use of low cost piezoelectric transducers. Through the implementation of a SHM system on the pipes, if possible to monitor the structural integrity continuously, reducing the risk of accidents to the people and the environment. The proposed technique is based on the PZT transducers type, which are pasted on the curved surface of the main body of the pipe with a high stiffness adhesive. The sensors, properly positioned, are excited in a certain range frequency, generating a response that is measured by the electrical impedance. The process of monitoring the structural integrity of the pipes is done through periodic measurements of the impedance and the detection of damage is based on the responses changes. To detect the damage, the different measurements are analyzed using the traditional metric damage indexes in the area of ? SHM, the RMSD (Root Mean Square Deviation) and the CCDM (Correlation Coefficient Deviation Metric). The technique has demonstrated its ability to correctly identify the presence of damage on the main body of the pipes segments of the structures / Mestre

Orientador: Fabricio Guimarães Baptista / Banca: Fernando de Souza Campos / Banca: Mário Anderson de Oliveira / Resumo: Sistemas de monitoramento de integridade estrutural (SHM - Structural Health Monitoring) são científica e economicamente relevantes como métodos de detecção de danos estruturais em diversos tipos de estruturas, aumentando assim a segurança e reduzindo os custos de manutenção. Entre os vários princípios de detecção de danos, o método da impedância eletromecânica (E/M) baseia-se na medição da impedância elétrica do transdutor piezelétrico fixado à estrutura monitorada. Aqui, a exatidão e precisão do sistema de medição são fundamentais para o diagnóstico correto da estrutura. Portanto, essa dissertação apresenta uma análise comparativa de duas técnicas de medição de impedância para detecção de danos que são tipicamente utilizadas em analisadores de impedância comerciais e em outros sistemas de medição alternativos: medições em estado transitório utilizando um sinal de excitação de varredura e medições em estado estacionário utilizando um sinal senoidal puro para cada frequência de excitação. Os testes foram realizados com cargas resistivas e capacitivas de valores nominais 100 Ω e 10 nF, respectivamente, e com um transdutor piezelétrico fixado em uma barra de alumínio que representa uma estrutura monitorada. As duas técnicas foram comparadas com base na exatidão, precisão, sensibilidade à danos e tempo necessário para as medições. Os resultados destacam as características importantes de cada técnica, as quais devem ser consideradas para o desenvolvimento de sistemas de SHM basea... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Structural health monitoring (SHM) systems are scientifically and economically relevant as methods of detecting structural damage to various types of structures, thus increasing safety and reducing maintenance costs. Among the various principles of damage detection, the electromechanical impedance (EMI) method is based on the electrical impedance measurement of piezoelectric transducers attached to the monitored structure. Here, the accuracy and precision of the measurement system are fundamental for the correct diagnosis of the structure. Therefore, this dissertation presents a comparative analysis of two impedance measurement techniques for damage detection that are typically used in commercial impedance analyzers and other alternative measurement systems: transient-state measurements using a sweep excitation signal and steady-state measurements using a pure sinusoidal signal for each excitation frequency. Tests were performed with resistive and capacitive loads with nominal values of 100 Ω e 10 nF, respectively, and a piezoelectric transducer fixed to an aluminum bar representing a monitored structure. The two techniques were compared based on the accuracy, precision, sensibility to damage and time required for the measurements. The results highlight the important features of each technique, which should be considered for the development of impedance-based SHM systems and the correct diagnosis of monitored structures. / Mestre

Submitted by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2011-03-30T14:26:45Z No. of bitstreams: 2 PEREIRA, Carlos Simões PPGEngenharia Elétrica.pdf: 6922650 bytes, checksum: a9d393c7e0517d85715a8df3e2ce480b (MD5) license_rdf: 22876 bytes, checksum: 0a4e855daae7a181424315bc63e71991 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-03-30T14:26:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 PEREIRA, Carlos Simões PPGEngenharia Elétrica.pdf: 6922650 bytes, checksum: a9d393c7e0517d85715a8df3e2ce480b (MD5) license_rdf: 22876 bytes, checksum: 0a4e855daae7a181424315bc63e71991 (MD5) Previous issue date: 2010 / The electromagnetic environment surrounding the planet Earth has a fundamental role in the preservation and development of the living creature, and perhaps the last frontier of human knowledge to be dominated completely, before we ventured to the space outside in search of new opportunity outside. This environment is only now being tamed and best known, and this endeavor has as lynch pin the use of appropriate sensors that can detect and quantify these electrical effects, to serve as a basis for the generation of theories, to explain the underlying phenomena, including in this, the sensors of atmospheric electricity. This work intends to make a comprehensive analysis of these sensor’s systems of atmospheric electricity in use today, evaluating their models of operation, its limitations and its intelligence, and producing a summarized basic specifications for development of better sensors and setting standards for metric types of the variables to be measured, to cope with the currents and future demands in this field of knowledge. Additionally, the processes involved in the calibration of these sensors will be addressed with a review of computational model based on the method of moments (MoM) and other that my be used for evaluation of electromagnetic fields emitted by remote charges patterns and electrical currents, which serve to support and basis for these calibrations. / O ambiente eletromagnético que envolve o planeta Terra tem papel fundamental na preservação e desenvolvimento de todos os seres vivos, e talvez seja uma das últimas fronteiras do conhecimento humano a ser dominada completamente antes de nos aventurarmos ao espaço exterior na busca de novas oportunidades. Esse ambiente, apesar de vir sendo estudado a um longo tempo, só agora esta sendo desbravado e melhor conhecido, tendo como ponto fundamental de apoio o uso de sensores apropriados, que possam detectar e quantificar esses efeitos elétricos, e que sirvam de base para a geração de teorias para explicação dos fenômenos subjacentes, entre os quais os sensores de eletricidade atmosférica. Este trabalho faz uma analise ampla dos sistemas sensores de eletricidade atmosférica em uso nos dias atuais, avaliando seus modelos de funcionamentos, suas limitações e sua inteligência, concluindo por sintetizar especificações básicas para desenvolvimento de melhores sensores e definição de padrões métricos de tipos de variáveis a serem medidas para atendimentos das atuais e futuras demandas nesse campo do conhecimento. Adicionalmente, os processos envolvidos na calibração desses sensores serão abordados, com a revisão de modelos computacionais utilizados, baseado no método dos momentos (MoM) e outros, para avaliação de campos eletromagnéticos emitidos remotamente por padrões de cargas e correntes elétricas, que sirvam de apoio e base para essas calibrações. / SIPAM/CR-BE - Sistema de Proteção da Amazônia

Resumo não disponível

Orientador: Marcelo Modesto da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2012.

Esta dissertação apresenta uma proposta de construção de uma nova metodologia voltada à estrutura tarifária de sistemas elétricos, considerando grupos de consumidores de média e de baixa tensão. A discussão mostra a necessidade de aprimoramento da atual estrutura tarifária brasileira para os consumidores atendidos pelos sistemas de distribuição de energia. Também os principais aspectos necessários para uma estrutura mais eficiente, justa e consistente, baseada nos fundamentos da teoria econômica, são aqui considerados. Nesse contexto, realizou-se uma pesquisa sobre as tarifações praticadas em diversos países, identificando suas principais características e potenciais aplicabilidades neste estudo. Em relação às simulações computacionais, foi desenvolvido um algoritmo para determinação dos preços das tarifas dos consumidores atendidos por uma dada distribuidora, considerando as características socioeconômicas e operacionais de sua área de concessão. Por fim, apresentam-se os resultados obtidos a partir da simulação de novas tarifas, baseados em um estudo de caso de uma concessionária da região Sudeste do Brasil. Assim, foram comprovadas a aplicabilidade e eficiência da metodologia desenvolvida neste trabalho, no que diz respeito à segmentação do mercado da distribuidora nas opções tarifárias propostas e a potenciais aplicações em projetos piloto. / This dissertation presents a proposal for the construction of a new methodology for electricity distribution pricing, considering medium and low voltage consumer groups. The discussion shows the need for improvements in the current tariff structure for Brazilian consumers supplied by distribution systems. Also, main necessary aspects for a more efficient, fair and consistent rate design, based on the fundamentals of economic theory, are herein considered. In this context, a research on the pricing methods applied in different countries was carried out, identifying their key characteristics and potential applicability for this study. Regarding computer simulations, an algorithm was developed to determine the tariffs of consumers supplied by a certain distribution company, considering the social, economic and operational characteristics of its concession area. Finally, the results obtained from the simulation of new tariffs are presented, based on a case study for a company located in the southeast of Brazil. Thus, it was proved the applicability and efficiency of the methodology developed in this work, regarding the utility market segmentation on the proposed tariff options and potential applications in pilot projects.

Esta dissertação apresenta uma proposta de construção de uma nova metodologia voltada à estrutura tarifária de sistemas elétricos, considerando grupos de consumidores de média e de baixa tensão. A discussão mostra a necessidade de aprimoramento da atual estrutura tarifária brasileira para os consumidores atendidos pelos sistemas de distribuição de energia. Também os principais aspectos necessários para uma estrutura mais eficiente, justa e consistente, baseada nos fundamentos da teoria econômica, são aqui considerados. Nesse contexto, realizou-se uma pesquisa sobre as tarifações praticadas em diversos países, identificando suas principais características e potenciais aplicabilidades neste estudo. Em relação às simulações computacionais, foi desenvolvido um algoritmo para determinação dos preços das tarifas dos consumidores atendidos por uma dada distribuidora, considerando as características socioeconômicas e operacionais de sua área de concessão. Por fim, apresentam-se os resultados obtidos a partir da simulação de novas tarifas, baseados em um estudo de caso de uma concessionária da região Sudeste do Brasil. Assim, foram comprovadas a aplicabilidade e eficiência da metodologia desenvolvida neste trabalho, no que diz respeito à segmentação do mercado da distribuidora nas opções tarifárias propostas e a potenciais aplicações em projetos piloto. / This dissertation presents a proposal for the construction of a new methodology for electricity distribution pricing, considering medium and low voltage consumer groups. The discussion shows the need for improvements in the current tariff structure for Brazilian consumers supplied by distribution systems. Also, main necessary aspects for a more efficient, fair and consistent rate design, based on the fundamentals of economic theory, are herein considered. In this context, a research on the pricing methods applied in different countries was carried out, identifying their key characteristics and potential applicability for this study. Regarding computer simulations, an algorithm was developed to determine the tariffs of consumers supplied by a certain distribution company, considering the social, economic and operational characteristics of its concession area. Finally, the results obtained from the simulation of new tariffs are presented, based on a case study for a company located in the southeast of Brazil. Thus, it was proved the applicability and efficiency of the methodology developed in this work, regarding the utility market segmentation on the proposed tariff options and potential applications in pilot projects.

O bambu e uma graminea lenhosa, renovavel, perene e com boa produtividade de biomassa por hectare. Pode ser cultivada praticamente em todo o territorio brasileiro, que esta quase todo localizado em regioes tropicais e chuvosas, oferecendo excelentes condicoes para a producao e o uso energetico da biomassa de bambu em larga escala. O setor de papel e celulose apresenta boas perspectivas na producao de papel de fibras longas utilizando bambu, no entanto, apenas duas empresas brasileiras utilizam esse tipo de biomassa em grande escala no Brasil: O Grupo Penha queima o bambu em caldeira e utiliza o vapor no processo de reciclagem de papel e O Grupo Joao Santos utiliza a biomassa como materia prima na fabricacao de papel e celulose. No entanto, em ambos os casos a biomassa nao e utilizada em sistema de cogeracao de eletricidade, considerada uma tecnologia eficiente de conversao. O objetivo dessa tese e estudar os aspetos tecnicos, economicos e ambientais da implantacao de um sistema de cogeracao de eletricidade utilizando biomassa de bambu. Sao estudadas as caracteristicas agronomicas e as particularidades da implantacao de cultivos comerciais de bambu voltado a fins energeticos. Visando determinar o Poder Calorifico (PCS) de cinco diferentes especies consideradas adaptadas ao clima brasileiro e conhecidas como boas produtoras de biomassa por hectare, foram realizado ensaios em laboratorio empregando a bomba calorimetrica, possibilitando identificar variacoes do poder calorifico entre as especies estudadas. Considerando o dado referente aos processos das empresas e pesquisa em literatura, os resultados apontam que e tecnicamente possivel cogerar eletricidade de modo eficiente, queimando 17 toneladas de bambu por hora e gerar 3.5 MW. No entanto, o sistema nao apresenta viabilidade economica em funcao do modelo de atual adotado pelas empresas no manejo de seus cultivos. Em relacao aos aspectos ambientais, por ser uma planta perene, capaz de produzir biomassa anualmente sem replantio, pode ser uma excelente opcao para estocar carbono. / Bamboo is a grass, woody perennial with good biomass productivity per hectare. Bamboo can be grown virtually anywhere in the Brazilian territory and almost all existing plantations are located in tropical and rainy areas, offering excellent conditions for the production and use of biomass energy in large scale. Two Brazilian companies already utilize bamboo biomass in large scale in Brazil. The Penha Group, in Bahia, burns bamboo in boilers and uses the steam in the process for recycling paper. Joao Santos Group uses bamboo as raw material in the manufacture of pulp and paper. However in any case there is the use of this biomass for energy cogeneration, which is the most efficient technology for energy conversion. Therefore, this thesis analyses the use of bamboo as fuel for electricity cogeneration in Brazil considering the technical aspects, as well as the corresponding economic and environmental system deployment. Also, to study the development of the productive chain of bamboo in large scale in Brazil, specifically targeted for energy purposes, this paper presents the survey of data concerning the different production systems adopted by companies, both in the cultivation and processing of biomass. Based in these results it is analyzed an efficient cogeneration system using bamboo as fuel on large scale. Obtained results show that the power to be produced in an efficient cogeneration system (60 bar, 490 oC), from 17 tones of bamboo per hour, is 3,5 MW but, with the existing bamboo production models, there is no economic feasibility, as discussed in the paper. Regarding environmental aspects, it must be noted that the bamboo is as perennial plant, able to produce biomass annually without replanting, and so appears to be an excellent carbon sink.

Tese de Mestrado Integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Área de Especialização de Energia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Tese de Mestrado Integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Área de Especialização de Energia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012