Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000423038-Texto+Completo-0.pdf: 1137752 bytes, checksum: c77d0b01a9586f77c4f36bda9e52dd2c (MD5) Previous issue date: 2010 / This master’s thesis presents a robust control strategy for tracking sinusoidal reference signals with a zero error and the rejection of harmonic components in steady state for a 5kVA single phase uninterruptible power supply (UPS). To this end, multiple resonant compensators are applied to control the UPS subject to nonlinear loads, where the controllers are tuned in the fundamental frequency and in the most important harmonic components of the load current. The control parameters design is formulated in terms of linear matrix inequalities (LMI) considering load variations and disturbances. The proposed design conditions ensure the robust stability of the control system and incorporate performance specifications to obtain a good tradeoff between the transient response (D-stability) and disturbance attenuation (H∞). To evaluate the performance of the proposed control strategy, several practical experiments are carried out considering linear and nonlinear loads in accordance to the IEC-62040-3 standard, where the control system has obtained a nice performance in terms of transient response and harmonic rejection. / Esta dissertação apresenta uma estratégia de controle robusto para seguimento de referência senoidal com erro nulo e rejeição de componentes harmônicos em regime permanente, para uma fonte ininterrupta de energia (UPS – Uninterruptable Power Supply) monofásica de 5kVA. Com este objetivo, empregam-se múltiplos compensadores ressonantes os quais são sintonizados na freqüência fundamental e nas componentes harmônicas mais importantes presentes em cargas não lineares. A formalização do projeto dos ganhos dos compensadores ressonantes baseia-se na formulação por desigualdades matriciais lineares (LMI – Linear Matrix Inequalities) considerando variações de carga linear e distúrbios. As condições de projeto utilizadas nesta dissertação garantem a estabilidade robusta do sistema de controle e incorpora requisitos de desempenho transitório (D-estabilidade) e rejeição de distúrbios (norma H∞). Para avaliar o comportamento da técnica de controle proposta, realizam-se vários experimentos em laboratório considerando cargas lineares e não lineares de acordo com a norma IEC-62040-3, onde verifica-se o bom comportamento do sistema de controle em termos de resposta transitória, regulação, e rejeição de harmônicos.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000395027-Texto+Completo-0.pdf: 14618614 bytes, checksum: be90478b9de0c440c3d346046ce172f1 (MD5) Previous issue date: 2007 / This work presents a model for use in the problem of multistage planning of energy distribution systems including distributed generation. The expansion model allows alternatives to be considered for increasing the capacity of existing substations, for installing new ones, for using distributed generation, and for the possible change to feeders in terms of addition and removing feeders sections; combining, subdividing, and load transfer between feeders; and replacement of conductors. The objective function to be minimized is the present value of total installation costs (feeders and substations), of operating and maintaining the network, and of distributed generation. The model takes account of operational constraints on equipment capacities and voltage limits together with logical constraints, aiming at reducing the search space. The work presents (a) an extension to the linear disjunctive formulation to represent the inclusion, exclusion and replacement of branches; (b) a generalization of constraints related to the creation of new paths which can be applied in more complex topologies. The resultant mixed integer linear model allows the optimal solution to be found using mathematical programming methods such as the branch-and-bound algorithm. The validity and efficiency of the model are demonstrated with a medium voltage distribution network. The simulations deal with the planning of an electrical power distribution network in three stages, in five different situations: (a) each of the three stages planned independently; (b) multistage planning; (c) multistage planning with distributed generation; (d) multistage planning with distributed generation and constraints on investment; and (e) multistage planning with distributed generation considering three load levels. The influence of additional constraints is analyzed in terms of the computational effort required to find the optimum solution to the problem. / Neste trabalho apresenta-se um modelo para o problema de planejamento em múltiplos estágios da expansão do sistema de distribuição de energia, considerando geração distribuída. O modelo de expansão considera a ampliação da capacidade das subestações existentes, a instalação de novas subestações, o uso de geração distribuída, e os diferentes tipos de alterações possíveis nos alimentadores (ampliação, remoção, união, subdivisão, transferência de carga e substituição de condutores). A função objetivo a ser minimizada representa o valor presente dos custos totais de instalação (alimentadores e subestações), de operação e manutenção da rede e da geração distribuída. O modelo considera restrições operacionais, relacionadas com a capacidade dos equipamentos e com os limites de tensão, e restrições lógicas, com o objetivo de reduzir o espaço de busca. São apresentadas: (a) uma extensão da formulação linear disjuntiva que é capaz de representar a inclusão, a exclusão e a substituição de ramos da configuração inicial; (b) uma generalização das restrições relacionadas com a criação de novos caminhos que pode ser aplicada em topologias mais complexas.O modelo linear inteiro misto resultante permite que a solução ótima seja obtida através de métodos de programação matemática, tais como o algoritmo branch-and-bound. A validade e a eficiência do modelo são comprovadas através de exemplos de aplicação em uma rede de distribuição em média tensão. As simulações realizadas consideram o problema de planejamento em três estágios de uma rede distribuição de energia elétrica, admitindo cinco situações distintas: (a) planejamento independente de cada um dos três estágios; (b) planejamento multi-estágio; (c) planejamento multi-estágio com geração distribuída; (d) planejamento multi-estágio com geração distribuída e restrições de investimento; (e) planejamento multi-estágio com geração distribuída considerando três níveis de carregamento. É realizada também uma análise da influência das restrições adicionais, relacionando- as com o esforço computacional envolvido na determinação da solução ótima do problema.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000410665-Texto+Completo-0.pdf: 8500135 bytes, checksum: fced03d27435f286d03f221f2278126f (MD5) Previous issue date: 2008 / This work presents two simplified models to determine the nodal voltage on power distribution networks, as well as the integration of these models within optimization algorithms to solve capacitor placement problems, to minimize the voltage violation and costs of the devices installed. The steady state nonlinear power flow equations are approximated by linear equations relating voltage amplitude and current, taking into account the high relation between resistance and reactance (R/X), which is a distribution network feature. The choice to develop linear models is due to the fact that they allow to employ only linear objective function and constraints, contrasting with traditional models which in general work with non-linear ones. In this way, the optimal solution can be found faster and with less computation effort through linear programming. The placement problem consists of finding the optimal location of installation and size of capacitor banks, in order to minimize the node voltage violations and the acquisition and maintenance costs. The evaluation of the voltage violations is performed for different network load levels. Thus, the solution will show the time periods where the switched capacitor banks should turned on and periods where they should turned off. Furthermore, the methodology is able to define the best operating tap position of the distribution transformers in an integrated way. Finally, results of two typical distribution networks obtained by the proposed methodology are presented and compared with the exact results obtained with enumeration algorithms using exact load flow equations. / Neste trabalho são apresentados dois modelos simplificados para obtenção das tensões nodais em redes de distribuição, assim como a utilização destes em algoritmos de otimização para alocação de bancos de capacitores para minimização da violação da tensão e dos custos relacionados com os equipamentos instalados. As equações não-lineares do fluxo de potência de notação fasorial são aproximadas por equações lineares que relacionam a magnitude das tensões nodais com as correntes dos ramos, considerando a alta relação R/X, característica das redes de distribuição. A opção por desenvolver modelos lineares se dá por estes permitirem empregar tanto a função objetivo como as restrições lineares, diferenciando das abordagens usuais nas quais são utilizadas equações não lineares. Logo, a solução ótima pode ser obtida de forma mais rápida e com menor esforço computacional através de programação linear. O problema de alocação apresentado consiste em determinar o local ótimo de instalação de bancos de capacitores fixos ou chaveados, assim como, a potência ótima nominal, a fim de minimizar as violações de tensão e os custos de aquisição, instalação e manutenção dos mesmos. A avaliação das violações nas tensões é realizada para diferentes níveis de carregamento, tendo na solução a indicação de quais períodos os capacitores chaveados deverão estar ligados. Além disso, permite definir de forma integrada a melhor derivação de operação dos transformadores de distribuição. Por fim, são apresentados resultados obtidos em duas redes de distribuição típicas através do método proposto sendo comparados com os resultados exatos obtidos por enumeração, que utiliza fluxo de carga convencional.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000423821-Texto+Completo-0.pdf: 3743530 bytes, checksum: 66a96b0a3d90d1275a6cafd41a84e9a7 (MD5) Previous issue date: 2010 / This work develops a methodology aimed to identify a reconfigured topology of a distribution system that reestablishes the supply to as many consumers as possible in emergency conditions, taking in account the possibility of switch maneuvers that ensure the attendance of security conditions, as well as the use of distributed generation that is operating or can be synchronized. The problem is modeled considering a three-phase and unbalanced formularization for the distribution network. The reconfiguration problem with these characteristics was considered a mixed integer nonlinear optimization problem. For its solution, the meta-heuristic Simulated Annealing was chosen. To evaluate the performance of the methodology an example system was created and used to reproduce normally available distribution system critical conditions. / Neste trabalho é desenvolvida uma metodologia para identificar, em tempo de operação, a topologia mais adequada de um sistema de distribuição que restabeleça o fornecimento ao maior número possível de consumidores em condições de emergência, levando em conta a possibilidade de manobras de chaves que permitam o atendimento dentro de condições de segurança, bem como a utilização de geração distribuída que esteja operando ou possa ser sincronizada. A abordagem do problema foi realizada considerando uma formulação trifásica e desbalanceada para a rede de distribuição. O problema de reconfiguração com essas características foi modelado como um problema de otimização não-linear inteira mista. Para a sua solução foi escolhida a meta-heurística chamada de Têmpera Simulada, também conhecida como Simulated Annealing. Para avaliar o desempenho da metodologia foi utilizado um sistema exemplo criado para reproduzir as condições críticas normalmente encontradas em sistema de distribuição reais.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000402612-Texto+Completo-0.pdf: 2135404 bytes, checksum: 1527ce17a59e224199f1a3aa6908a00b (MD5) Previous issue date: 2008 / The main objective of this dissertation is to study and to implement a power eletronic system. A boost converter operating in continuous conduction mode is studied and designed in order to adapt the different voltage levels between the output of the commercial fuel cells module and the input of the three-phase AC drive. It held a literature review on fuel cells, a study on the module INDEPENDENCE 1000 for the correct installation and operation. It was searched on the characteristics of commercial inverter to determine the denomination of the converter lift, given the parameters departed for the study and design of the controller and then the physical implementation of the converter lift realimentado and tests for validation of the project. This work is a result of the project Study and Applications in Fuel Cell Power Generation sponsored by ANEEL and CEEE of the cycle of 2004. / O objetivo principal dessa dissertação é estudar e implementar um sistema de alimentação eletrônico, tendo como gerador de energia elétrica o módulo comercial de células de combustível INDEPENDENCE 1000, para compatibilizar os níveis de tensão, entre o módulo gerador com um inversor trifásico comercial modelo CFW-07 da WEG S. A., foi desenvolvido um conversor elevador realimentado, os interruptores utilizados no circuito de potência são IGBT’s operando em freqüência de 20 KHz. Foi realizada uma revisão bibliográfica sobre células de combustível, um estudo sobre o módulo INDEPENDENCE 1000 para a correta instalação e operação. Foi pesquisado sobre as características do inversor comercial para determinar os valores nominais do conversor elevador, determinado os parâmetros partiu-se para o estudo e projeto do controlador e em seguida a implementação física do conversor elevador realimentado e ensaios para validação do projeto. O trabalho faz parte dos produtos esperados no projeto Estudo e Aplicações de Células de Combustível na Geração de Energia patrocinado pela ANEEL e CEEE no ciclo de 2004.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000388696-Texto+Completo-0.pdf: 2220643 bytes, checksum: d64a335c6a256aec19a33ba57aa3f792 (MD5) Previous issue date: 2006 / The increase of nonlinear loads connected to the power systems has created the need for a generalized revision of power concepts and quantities applicable under nonsinusoidal conditions. Parallel to this, changes in the existent standards and the new ones have shown the need for new measurement procedures. In the present work an algorithm for the IEEE Std. 1459-2000 single and three-phase quantities calculation is proposed. The power systems basic concepts related to the relationship between quantities and main definitions used under sinusoidal situations are presented, including comments about concepts limitations under nonsinusoidal conditions. IEEE Std. 1459-2000, IEC 61000-4-7 and IEC 61000-4-30 definitions and concepts overview are also presented. The equations and procedures for voltage and current signals processing, applied on discrete time power quantities evaluation and developed from the IEEE Std. 1459-2000 analog concepts, are shown and discussed. Simulations and real measurement results using the developed procedures applied to discrete time signals, including obtained quantities error analysis, are also shown and discussed. It is shown that, under certain limitations, similar procedures can be applied to digital meters for power systems new proposed quantities analysis. / O aumento de cargas não lineares conectadas aos sistemas de potência tem levado a uma revisão geral dos conceitos e das variáveis aplicáveis na avaliação dos sistemas de potência para situações em que tensões e correntes não sejam senoidais. Em paralelo, mudanças nas normas existentes, assim como o aparecimento de novas normas, tem criado a necessidade de novos procedimentos de medição. No presente trabalho um algoritmo para obtenção de variáveis em sistemas monofásicos e trifásicos, de acordo com a Norma IEEE 1459-2000, é proposto. Alguns conceitos fundamentais relacionados a sistemas de potência em regime senoidal, no que diz respeito às relações entre as diversas variáveis medidas, são apresentados, tendo sido incluídas considerações sobre algumas limitações de aplicabilidade dos mesmos em situações não senoidais. Um resumo das principais definições e conceitos propostos Norma IEEE 1459-2000, assim como nas Normas IEC 61000-4-7 e IEC 61000-4- 30, é também apresentado. Desenvolvidos a partir dos conceitos propostos na Norma IEEE 1459-2000, mas considerando a aplicação para sinais amostrados, os procedimentos e equações para a obtenção das diversas grandezas são mostrados e comentados. Simulações e resultados obtidos em medições reais a partir da aplicação dos procedimentos desenvolvidos, incluindo análise de erros, são também expostos e discutidos. É demonstrado que, considerando certas limitações, os procedimentos desenvolvidos podem ser aplicados em medidores digitais visando propiciar que os mesmos forneçam valores das novas grandezas propostas.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000411910-Texto+Completo-0.pdf: 2200612 bytes, checksum: 4c44c72a81a3bd7eec64bd78b4b6c50a (MD5) Previous issue date: 2009 / This work presents an alternative strategy to the control of Uninterruptible Power Supply – UPS. A Proportional–Sinusoidal–Cosinusoidal (PSC) is used for to voltage regulation loop. The controller parameters are determined by means of a convex optimization problem subject to a set of linear matrix inequalities (LMIs). This parameters set a closed loop control that place all the closed loop poles in a determined region of the s plane and minimize an upper bound on the system H∞-norm, which minimizes the load variation effect in the output voltage of the UPS. A commercial UPS, controlled by PID (Proportional - Integral – Derivate), and its performance tests using linear and non-linear load are shown in this work. Finally, the PID action is replaced by the alternative strategy proposed (PSC Controller). New tests and simulations are realized. The simulations and the experimental results using PSC Controller are better than the ones in which PID Controller was used, without increasing the hardware cost commercially used. This fact proves the possibility to use PSC control strategy in a commercial UPS. / Esta dissertação apresenta o desenvolvimento e a implementação de uma estratégia alternativa para o controle da tensão de saída em Fontes Ininterruptas de Energia (também chamadas de UPS - Uninterruptible Power Supply). Esta estratégia é denominada Controlador Proporcional, Senoidal e Cossenoidal (PSC). Os ganhos deste controlador são obtidos através de técnicas de otimização convexa baseadas na formulação LMI (Linear Matrix Inequality). Através destas técnicas, determina-se um controlador do tipo realimentação de estados tal que os pólos em malha fechada do sistema estejam contidos em uma especificada região no plano s, além de minimizar um limitante superior da norma H do sistema, de forma a minimizar a influência de distúrbios da carga na tensão de saída da UPS. Uma UPS comercial, controlada através de um Controlador PID (Proporcional, Integral e Derivativo), é apresentada neste trabalho, bem como, seus testes de desempenho mediante carga linear e não-linear. Por fim, troca-se a ação do Controlador PID pela estratégia alternativa proposta (Controlador PSC) e realizam-se novas simulações e novos testes. Observa-se em todos os resultados apresentados, tanto simulados quanto práticos, uma melhora bastante significativa devido à utilização do Controlador PSC, sem acréscimo de custo no hardware utilizado comercialmente. Com isto, confirma-se a viabilidade da utilização desta estratégia de controle em UPS comerciais.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000430141-Texto+Completo-0.pdf: 18949204 bytes, checksum: f61cc5ef0611744de4cd8b7f58b9f3d1 (MD5) Previous issue date: 2011 / Photovoltaic solar energy is the direct convertion of solar energy into electricity and it has low impact to the environment during electric energy production. The main device of this technology is the solar cell and silicon is the substrate most used. The solar cells are electrically connected and encapsulated in order to form the photovoltaic module. The aims of this thesis are to optimize, develop and to analyse n+np+ solar cells processed in n type Si-PV-FZ and with aluminum rear emitter formed in belt furnace. The optimization of solar cells by simulation is an important step before the device development. The software PC-1D and another program developed using Visual Basic language were used. Considering a metal grid formed by evaporation technique in vaccum ambient an efficiency of 16. 8 % may be achieved. With screen printed grid, 15. 8 % efficient solar cells were obtained. From the simulation results it was found that the screen printing metallization may become more viable than evaporation technique because there is low difference in the efficiency and the screen printing is a simpler technique. The experimental optimization of silicon wafers texture process resulted in reflectance of 12 %. This value is tipical for monocrystalline silicon with textured surface. Experimental optimization of phosphorus front surface field shows a sheet resistance of (36 ± 4) `/ı for this region. This region was formed in a thermal step in a conventional furnace with POCl3. It was found that after the phosphorus diffusion occurred gettering to specific temperature and time. It was verified that the minority carrier lifetime in the final of processing is similar to the initial value. The influence of steps sequence of front silver paste firing and rear diffusion/firing aluminium paste, of surface passivation and the influence of dry air flow during the aluminium paste diffusion/firing, of aluminium paste diffusion/firing temperature and of belt speed under the fabricated devices electric characteristics were analysed. The aluminum rear emitter n+np+ silicon solar cells resulted in efficiencie up to 9,5 %. The best solar cells were processed under 900 °C to aluminium paste diffusion/firing and belt speed of 140 cm/min. The efficiency is limited by low values of VOC and FF reached. It was also verified that the local rear emitter formation results in solar cells with higher efficiency than those with homogeneous emitter. / A produção de energia elétrica diretamente a partir da conversão da energia solar, denominada de energia solar fotovoltaica, ganha destaque pelo baixo impacto ambiental. O principal dispositivo desta tecnologia é a célula solar, sendo o material mais utilizado o silício. As células solares são associadas eletricamente e encapsuladas com a finalidade de formar o módulo fotovoltaico. Os objetivos desta tese estão centrados na otimização, no desenvolvimento e na análise de células solares n+np+ em Si-FV-FZ, tipo n, com emissor posterior p+ formado pela difusão de pasta de alumínio em forno de esteira. A otimização por simulação de uma célula solar é uma etapa importante que precede o desenvolvimento do dispositivo. Nesta etapa, além de utilizar o programa computacional PC-1D foi criado um programa na linguagem Visual Basic, denominado MonoCel. Para a simulação de células solares com malha de metalização formada por evaporação em alto vácuo obteve-se a eficiência de 16,8 %, valor 1 % absoluto maior que para o caso da malha de metalização ser formada por serigrafia, que foi de 15,8 %. A partir dos resultados das simulações, constatou-se que o processo para fabricação de células solares com metalização por serigrafia pode ser mais viável que a evaporação em alto vácuo, pois a diferença na eficiência não é elevada e a técnica é relativamente mais simples. A otimização experimental do processo de texturação das lâminas de silício resultou na refletância de 12 %, valor típico para uma superfície formada por micropirâmides em silício monocristalino. Com a otimização experimental da região de campo retrodifusor frontal de fósforo, foi obtido um valor de resistência de folha de (36 ± 4) Ω/□ a partir da difusão de fósforo com POCl3 em forno convencional. Constatou-se que após a difusão de fósforo, ocorreu gettering para temperatura e tempos específicos. Também se verificou que o tempo de vida dos portadores minoritários ao final do processamento das células solares é ligeiramente maior que o valor inicial. Foi analisada a influência da ordem dos passos de queima da pasta de metalização na face frontal e de difusão/queima da pasta de alumínio, da passivação 27 da superfície, do fluxo de ar seco no passo de difusão/queima da pasta de alumínio, da temperatura de difusão/queima da pasta de alumínio e da velocidade da esteira nas características elétricas dos dispositivos fabricados. Com o processo de fabricação de células solares com estrutura n+np+ com emissor posterior localizado de alumínio foram obtidas células solares com eficiência próxima a 9,5 %. As melhores células solares foram processadas na temperatura de difusão/queima da pasta de alumínio de 900 °C e velocidade da esteira de 140 cm/min. A eficiência está limitada pelos baixos valores de VOC e FF alcançados. Também se verificou que a formação do emissor posterior localizado resulta em células solares com maior eficiência que o emissor homogêneo.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000383162-Texto+Completo-0.pdf: 2815893 bytes, checksum: 8bbb371df5b60f8244c80946fb69d02d (MD5) Previous issue date: 2006 / The wood has an essential role in the construction of transmission and power distribution grids. Extend the lifetime of these in-service utility poles is crucial to reduce costs and improve the quality of the service provided by the power companies. The utilization of new technologies, applied to the techniques of inspection and data collection, could allow us a superior levei of tracking and control to facilitate making decisions. This work is a product of a research project of PUCRS in cooperation with AES Sul Distribuidora Gaúcha de Energia S/A, in your second phase (period of 2004- 2006). It has the objective to propose improvements to the inspection method for wooden utility poles, by the means of studding the mechanical properties of the main eucalyptus species used in the manufacturing of poles, by developing a refined methodology of inspection and registration, and by researching the implementation of a new electronic identification system. For the study of wood properties, it was chosen three main eucalyptus species: Euca/yptus grandis, Euca/yptus saligna and Euca/yptus citriodora. To these, were done mechanical tests of static bending and compression parallel to grain, following the standards of the Brazilian normative NBR 7190/97. It were also determined the physical properties like the moisture content and density. From that point, it is proposed an alternative methodology for the quality control of new wood poles. It was developed a improved utility pole inspection methodology, together with a pole classification system according to the degree of decay. Then, it was performed an inspection job of 10. 189 poles distributed over 25 cities in AES Sul operational area. Ali the collected information supplied a database that was used, among others, to create a profile of the overall conservation state of the poles. From the discussions made of the poles profile analysis, the most important were: the great variability noticed between cities, the high percentage of poles without identification (57%), from these, a considerable rate of poles in advanced state of decay (14%). It were detected poles that lasted less then 10 years (1,4%), ali those wood poles that were treated with CCA (Chromated Copper Arsenate) preservative and were located in the metropolitan state area, this fact suggests problems in the production of wooden poles with CCA preservative. Finally, it is presented an alternative to the problem of tracking poles detected in the first phase of the project (the majority of the inspected poles were without the identification tag). The alternative is based on a technology of radio frequency identification (RFID), where electronic identification TAGs were installed hidden inside the poles and the reading was made by a portable computer (PDA). Tests to prove the effectiveness of this technology were done, including tests on concrete pores and a proposal to extend the use of these TAGs to be installed in the poles during their manufacturing processo This study pointed out, besides the necessity, the technological feasibility to implement a control, identification and watching system for poles, thought systematic inspections. Points also to the need of a continued evaluation of the field inspections, once these information's should serve of abasement to the making decisions and management of the companys power distribution system. / A madeira tem um papel essencial para a construção das linhas de transmissão e redes de distribuição de energia elétrica. Estender a vida útil dos postes em serviço é fundamental para reduzir os custos e melhorar a qualidade do serviço prestado pelas companhias de energia. O uso de novas tecnologias, aplicadas à técnica de inspeção e coleta de dados, pode nos permitir um nível superior de rastreabilidade e controle para facilitar a tomada de decisões. O trabalho em questão é fruto de um projeto de pesquisa da PUCRS em cooperação com a empresa AES Sul Distribuidora Gaúcha de Energia S/A, em sua segunda fase (período 2004-2006). Tem como objetivo propor melhorias ao método de inspeção de postes de madeira em serviço, a partir do estudo das propriedades mecânicas das principais espécies de eucalipto utilizadas na fabricação de postes, do desenvolvimento de uma metodologia aprimorada de inspeção e cadastro, além do estudo para a implementação de um sistema eletrônico de identificação. Para o estudo das propriedades, foram escolhidas três principais espécies de eucalipto: Eucalyptus grandis, Eucalyptus saligna e Eucalyptus citriodora. Para estas, foram realizados ensaios mecânicos de flexão e compressão paralela às fibras seguindo os padrões da norma brasileira NBR 7190/97, também foram determinadas propriedades físicas como o teor de umidade e densidade. A partir da determinação destas propriedades é sugerida uma metodologia alternativa para o controle de qualidade de postes novos. Foi desenvolvida uma metodologia aprimorada de inspeção dos postes em serviço, juntamente a um sistema de classificação de postes de acordo com seu grau de deterioração. Foi então realizado um trabalho de inspeções de 10. 189 postes distribuídos por 25 municípios na área de concessão da AES Sul. As informações coletadas alimentaram um banco de dados que é utilizado, entre outros, para traçar um perfil do estado de conservação dos postes. Das discussões feitas a partir da análise dos dados de inspeção, destacam-se a grande variabilidade encontrada entre municípios, o alto percentual de postes sem identificação (57%), destes, um elevado índice de postes em estado avançado de degradação (14%). Foram detectados postes com durabilidade inferior a 10 anos (1,4%), todos preservados com CCA (Arseniato de Cobre Cromatado) e localizados na região metropolitana do estado, este dado sugere problemas na fabricação de postes preservados com CCA. Por fim, é apresentada uma alternativa ao problema de rastreabilidade dos postes detectada na primeira fase do projeto (maioria dos postes inspecionados encontrava-se sem placa de identificação). A alternativa é baseada na tecnologia de identificação por rádio-frequência (RFID), onde TAGs (etiquetas eletrônicas) de identificação são instalados internamente nos postes e leitura é feita por um computador portátil (PDA). Foram realizados testes para comprovar a eficácia da aplicação desta tecnologia, incluindo testes em postes de concreto e uma proposta de ampliação do uso dos TAGs para serem instalados nos postes durante seu processo de fabricação. Este estudo mostrou, além da necessidade, a viabilidade técnica da implantação de um sistema controle, identificação e acompanhamento dos postes através de inspeções sistemáticas. Aponta também para a necessidade de uma avaliação continuada das inspeções de campo, já que estas informações deverão servir de embasamento para a tomada de decisões e gerenciamento do sistema de distribuição de energia elétrica na empresa.

A presente Tese, elaborada pela integração de seis artigos científicos publicados em periódicos internacionais, tem por objetivo geral a realização de simulações termodinâmicas aplicadas à produção de hidrogênio e geração de eletricidade a partir de células a combustível de baixa temperatura (Proton Exchange Membrane Fuel Cell - PEMFC) e alta temperatura (Solid Oxide Fuel Cell - SOFC). Foram simuladas diferentes rotas termoquímicas para a produção de hidrogênio (reforma a vapor, autotérmica, oxidação parcial, reforma com captura in situ de CO2, unmixed reforming e chemical looping), empregando-se diversos combustíveis (etanol, glicerol, metanol, n-butanol, biogás e metano). Além disso, foi analisada a utilização direta de combustível (glicerol) no ânodo de uma célula SOFC. Com a realização desta Tese, as seguintes metas gerais foram alcançadas: (1) A partir de dados experimentais da literatura, foi possível propor explicações, com base na termodinâmica, capazes de justificar tais valores e tendências reportados; (2) Elaboração de diagramas práticos em que são mostradas as condições otimizadas para a realização de experimentos, o que é de utilidade para pesquisadores experimentalistas; (3) Proposição de novas rotas eficientes e limpas para produção de H2 e geração de eletricidade com o uso de células a combustível; (4) Demonstração da aplicabilidade e robustez de uma ferramenta de fácil entendimento e acesso para uso em simulações termodinâmicas envolvendo problemas convexos. / The present Thesis, whose elaboration is based on the integration of six scientific papers published in refereed international journals, is focused on carrying out thermodynamic simulations applied to hydrogen production and electricity generation from fuel cells operating at low temperatures (Proton Exchange Membrane Fuel Cell – PEMFC) and high temperatures (Solid Oxide Fuel Cell – SOFC). Different thermochemical routes for hydrogen production were simulated (steam reforming, auto-thermal reforming, partial oxidation, sorption enhanced steam reforming, unmixed reforming and chemical looping), considering the use of a wide variety of fuels (ethanol, glycerol, n-butanol, methanol, biogas and methane). In addition, the direct utilization of a fuel (glycerol) in the SOFC anode is evaluated. The following general goals were achieved with this Thesis: (1) From experimental data obtained from literature, it was possible to propose explanations, based on thermodynamics, which were able to justify these reported values and trends; (2) Elaboration of practical diagrams, in which the optimized conditions for carrying out experiments are indicated. This is particularly useful for experimental researchers; (3) Proposal for new clean and efficient routes for hydrogen production and electricity generation from fuel cells; (4) Demonstration of applicability and robustness of a tool, which is easy to understand and apply, for thermodynamic simulations comprising convex problems.