REIS, F. E. U. Conversor CC/CC com dois estágios para aplicação em sistemas fotovoltaicos autônomos de energia. 2012. 153 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-10-04T18:40:54Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_feureis.pdf: 4832651 bytes, checksum: 08b7a75e86a87409d1e5d5824addfbe1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-10-10T14:33:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_feureis.pdf: 4832651 bytes, checksum: 08b7a75e86a87409d1e5d5824addfbe1 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-10T14:33:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_feureis.pdf: 4832651 bytes, checksum: 08b7a75e86a87409d1e5d5824addfbe1 (MD5) Previous issue date: 2012-02 / This work presents a study of a DC/DC converter with two stages for implementation of a stand-alone photovoltaic power system. The converter under study consists of two DC/DC converters, in which between them is inserted a battery bank to give continuity to the energy supply in periods when there isn’t solar radiation. All converters used for the composition of the system are of type boost based on the three-state switching cell (TSSC). The first converter has function of to send energy from photovoltaic panels to a battery bank of 48 V formed by four batteries of 12V connected in series, and its function is to allow the photovoltaic panels operation at the maximum power point (MPP). The second stage consists of a converter of high voltage gain, whose role is to raise the 48 V battery bank voltage to 400V DC output bus voltage. To ensure the regulation of voltage at 400 V DC, was implemented the control LQR (Linear Quadratic Regulator). To design the controller LQR, a simplified methodology to obtain a model of the high-gain voltage converter is used. For each stage is presented its theoretical study, analysis and the components were designed and specified. To verify the theoretical analysis, was developed a prototype for each stage and the experimental results are presented in this work. / O presente trabalho apresenta o estudo de um conversor CC/CC com dois estágios para aplicação no desenvolvimento de sistemas autônomos de energia elétrica. O conversor sob estudo consiste basicamente da associação de dois conversores CC/CC, em que entre eles é inserido um banco de baterias para dar continuidade ao fornecimento de energia em períodos em que não há radiação solar. Todos os conversores utilizados para a composição do sistema são do tipo boost utilizando a célula de comutação de três estados (CCTE). O primeiro conversor tem a função enviar energia desde os painéis fotovoltaicos a um banco de baterias de 48 V e permitir a operação dos painéis fotovoltaicos no ponto de máxima potência (MPP- Maximum Power Point). O segundo estágio é constituído por um conversor de alto ganho de tensão, cujo papel é elevar a tensão do banco de baterias de 48 V para uma tensão de 400 Vcc, formando assim o barramento de saída do sistema em tensão contínua. Para garantir a regulação da tensão em 400 Vcc, foi implementada a técnica de controle LQR (Linear Quadratic Regulator). Para o projeto do controle LQR é utilizado uma metodologia simplificada para a obtenção de um modelo reduzido do conversor de alto ganho de tensão. Para cada estágio é apresentado seu estudo teórico, análise de perdas e dimensionamento dos componentes para o atendimento das especificações de projeto. Para verificar a análise teórica foi montado um protótipo para cada estágio e os resultados experimentais são apresentados neste trabalho.

ROCHA, D. S. Análise numérica do desempenho de um motor diesel turboalimentado operando com mistura óleo diesel-biodiesel de mamona. 84 f. 2011. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-21T12:12:25Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_dsrocha.pdf: 1983520 bytes, checksum: 0592be4c296cbad070edfefb5624af32 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T16:39:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_dsrocha.pdf: 1983520 bytes, checksum: 0592be4c296cbad070edfefb5624af32 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T16:39:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_dsrocha.pdf: 1983520 bytes, checksum: 0592be4c296cbad070edfefb5624af32 (MD5) Previous issue date: 2011-05-20 / The effects of the addition of biodiesel to mineral diesel oil were studied employing dynamometer tests and multidimensional simulations. The impact of this addition upon the dynamics of the fuel jet and upon the formation of nitrogen oxides was accessed employing the multidimensional code KIVA 3 VR2 to carry out the computational simulations, which were validated against experimental curves of in cylinder pressure. The utilized fuels were diesel oil and B20 blend, comprising of 80% diesel oil and 20% methyl ester of castor oil, by volume. The results indicate that the addition of biodiesel causes an increase in the penetration of the fuel jet due to its lower atomization characteristics compared to diesel oil. Emissions of nitrogen oxides were higher with the use of B20 blends, due to an increase in the share of fuel jet exposed to high temperatures and lean burning conditions compared to stoichiometric. / Os efeitos da adição do biodiesel proveniente do óleo de mamona ao óleo diesel convencional foram estudados empregando-se ensaios dinamométricos e simulações multidimensionais. Avaliou-se o impacto desta adição na dinâmica do jato de combustível e na formação de óxidos de nitrogênio. Empregou-se o código multidimensional KIVA 3 VR2 para a realização das simulações computacionais e curvas experimentais de pressão no cilindro de um motor diesel rápido turboalimentado na validação destas simulações. Os combustíveis analisados foram o óleo diesel mineral e a mistura B20, composta por 80% de óleo diesel e 20% de éster metílico do óleo de mamona, em volume. Os resultados obtidos indicam que a adição de biodiesel provoca um acréscimo na penetração do jato combustível devido as suas características inferiores de atomização com relação ao diesel. As emissões de óxidos de nitrogênio foram consideravelmente superiores com o emprego da mistura B20, por conta de um aumento na parcela do jato combustível exposta a altas temperaturas e condições de queima pobre comparadas a estequiométrica.

ANDRADE, Igo Renan Albuquerque de. Fontes alternativas de proteína na dieta de ovinos em confinamento: valor nutritivo e desempenho bioeconômico. 2011. 89 f. Dissertação (Mestrado em zootecnia)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2011. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-05-17T17:31:09Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_iraandrade.pdf: 661424 bytes, checksum: f89cc07f55e553d3af59258a2a72632b (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-05-27T19:59:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_iraandrade.pdf: 661424 bytes, checksum: f89cc07f55e553d3af59258a2a72632b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-27T19:59:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_iraandrade.pdf: 661424 bytes, checksum: f89cc07f55e553d3af59258a2a72632b (MD5) Previous issue date: 2011 / To verify the bioeconomic performance and physiological adaptability of sheep fed diets containing alternative protein sources in the concentrate as a replacement for soybean meal, this study was conducted. Were used three different alternative protein sources in concentrate in replacement of soybean meal: Leucaena leucocephala leaflet hay (HLL), urea (replacing both 100% of soybean meal) and cottonseed cake, replacing in 51.8% (on a dry matter basis). Was evaluated the finale weight (kg), the total weight gain, average daily gain and the number of days for the lamb gain 12 kg. For a detailed assessment of body development of sheep, weekly morphometric measurements were made in animals, in different parts of the body, as thoracic perimeter, back height, height of the croup, body length, length of the croup and body condition score. The behavioral assessment was conducted instantaneously at intervals of ten minutes (feed intake, rumination, other activities, leisure awake or sleeping, during 24 hours). Besides this, in the interval between two observations, was accompanied the frequency of defecation, urination and water intake. For the analysis of variables bioclimatology, during the experimental period were collected each hour, in the range of 7 a.m until 7 p.m, ambient temperature and relative humidity, using data logger. The natural matter intake of the lot (NMI) was calculated as the difference between the provided and collected the remains the next day for each bay, the dry matter intake (DMI) was obtained multiplying the NMI by their dry matter of feed. The surface temperature of the coat of lambs was collected in two days of the week, in the morning (07:30 a.m) and afternoon (02:00 p.m), with the aid of an infrared thermometer. The economic analyses of the different systems were conducted based on simulations using a number of two hundred animals per batch. When analyzing the finale weight (kg), can verify that the lambs that were fed with the ration which used cottonseed cake in partial replacement to soybean meal (51.8% of dry matter) were who obtained a higher finale weight, total weight gain and average daily gain, combined with a smaller number of days to gain total of 12 kg. Regarding the morphometric measurements, the lambs fed with the diet which used cottonseed cake obtained the best measures both the thoracic perimeter as body condition score. With regard to animal behavior, when looking at continuous variables in % of total days, can observe the variables ingesting food and leisure sleeping, that there was no difference (P>0.05) between different alternative protein sources analyzed, however there was a difference (P<0.05) in other variables between different protein sources. Regarding to punctual activities, can be verified difference (P<0.05) between different protein sources analyzed, in the activities urinating and defecating, and the higher frequency observed in lambs fed with soybean meal and hay of the leaflet of Leucaena for their respective activities. The NMI and DMI were directly influenced by temperature and relative humidity in the morning, and relative humidity in the afternoon and the day. Water consumption was influenced by temperatures in the morning, the critical period, in the afternoon and the daily temperature, as well as the relative humidity of critical period, of the afternoon and the daily relative humidity. Regarding the coat surface temperature, they were influenced directly for all climatic variables analyzed. Rectal temperature was influenced only by temperature and relative humidity in the measurement period. The temperature of the scrotum was not influenced by climatic variables. Regarding to economic indicators, the profit activity in R$/kg PV was higher in the confinement that used cottonseed meal showed as protein source in the concentrate (R$ 0.76/kg PV), followed by those who used soybean meal (R$ 0.64/kg PV), urea (R$ 0.33/kg PV) and hay of leaves of leucaena (R$ 0.21/kg PV). According to the different economic analysis and of investments conducted, can conclude that the cottonseed meal replacing soybean meal in 51.8% was the production system which was more attractive, it allows a greater swing of the selling price of kilograms of live weight of lamb compared to other protein sources studied, which allows the producer to suit a greater elasticity of sales price this product in the market without causing damages to producer. / Este trabalho foi conduzido com o objetivo de verificar o desempenho bioeconômico e adaptabilidade fisiológica de ovinos alimentados com dietas contendo diferentes fontes protéicas alternativas na ração concentrada em substituição ao farelo de soja. Utilizaram-se três diferentes fontes protéicas alternativas na ração concentrada em substituição ao farelo de soja: feno do folíolo da leucena (FFL), uréia (ambas substituindo 100% do farelo de soja) e torta de algodão (substituindo em 51,8%, com base na matéria seca). Foi avaliado o peso final (kg), o ganho de peso total (GPT), ganho médio diário (GMD) e o número de dias para os borregos ganharem 12 kg (D12). Para uma avaliação detalhada do desenvolvimento corporal dos ovinos, semanalmente foram feitas medições morfométricas nos animais, nas diferentes partes do corpo, como perímetro torácico (PT), altura da cernelha (AC), altura da garupa (AG), comprimento corpóreo (CC), comprimento da garupa (CG) e escore de condição corporal (ECC). A avaliação comportamental foi realizada de modo instantâneo a intervalos de 10 minutos (ingestão de ração, ruminação, outras atividades, ócio acordado ou dormindo, durante as 24 horas). Além disso, no intervalo entre duas observações, foi acompanhada a freqüência de defecação, micção e ingestão de água. Para a análise das variáveis bioclimatológicas, durante o período experimental foram coletadas a cada hora, no intervalo de 7h às 19h, temperatura e umidade relativa do ar, utilizando-se data logger. O consumo de matéria natural do lote (CMN) foi calculado como sendo a diferença entre o alimento fornecido e as sobras coletadas no dia seguinte para cada baia, o consumo de matéria seca (CMS) foi obtido multiplicando o CMN pela respectiva matéria seca da ração fornecida. A temperatura da superfície do pelame dos borregos foi coletada em dois dias da semana, no período da manhã (07:30) e tarde (14:00), com auxílio de um termômetro de infravermelho. As análises econômicas dos diferentes sistemas foram realizadas com base em simulações utilizando um número de duzentos borregos por lote. Ao analisar a variável peso final (kg), pode-se verificar que os borregos alimentados com a ração que utilizava a torta de algodão em substituição parcial ao farelo de soja (51,8% da matéria seca) foram os que obtiveram maiores peso final, ganhos de peso total e ganhos médios diários (g/d), aliado a um menor número de dias para um ganho de 12 kg (D12). No tocante as medidas morfométricas, os borregos alimentados com a dieta que utilizava a torta de algodão obtiveram as melhores medidas tanto no perímetro torácico quanto no escore de condição corporal. No que diz respeito ao comportamento animal, ao analisar as variáveis contínuas em % total do dia, pode-se observar nas variáveis ingerindo ração e ócio dormindo, que não existiu diferença (P>0,05) entre as diferentes fontes protéicas alternativas analisadas, entretanto nas demais variáveis houve diferença (P<0,05) entre as diferentes fontes protéicas. No que diz respeito às atividades pontuais, pode-se verificar diferença (P<0,05) entre as diferentes fontes protéicas analisadas, nas atividades urinando e defecando, sendo as maiores frequências observadas nos borregos alimentados com o farelo de soja e feno do folíolo da leucena para as respectivas atividades. O CMN e CMS foram diretamente influenciados pela temperatura e umidade relativa da manhã, umidade relativa da tarde e do dia. O consumo de água foi influenciado pelas temperaturas da manhã, do período crítico, do período da tarde e da temperatura diária, bem como pelas umidades relativas do período crítico, do período da tarde e da umidade relativa diária. No tocante as temperaturas da superfície do pelame, as mesmas foram influenciadas diretamente por todas as variáveis climáticas analisadas. A temperatura retal foi influenciada somente pelas temperaturas e umidades relativas do ar no período de medição. A temperatura da bolsa escrotal não foi influenciada pelas variáveis climáticas. O maior valor de manutenção da atividade foi observado no sistema onde os borregos foram alimentados com dieta contendo torta de algodão. No que diz respeito aos indicadores econômicos, o lucro da atividade em R$/kg PV foi maior no confinamento que utilizou a torta de algodão como fonte protéica na ração concentrada (R$ 0,76/kg PV), seguido pelos que utilizaram farelo de soja (R$ 0,64/kg PV), uréia (R$ 0,33/kg PV) e feno do folíolo da leucena (R$ 0,21/kg PV). De acordo com as diferentes análises econômicas e de investimentos realizadas, pode-se concluir que a torta de algodão substituindo o farelo de soja em 51,8% é a alternativa alimentar mais atrativa, pois permite uma maior oscilação do preço de venda do quilograma do peso vivo do borrego em relação às demais fontes protéicas analisadas, o que permite ao produtor se adequar a uma maior elasticidade do preço de venda deste produto no mercado sem causar prejuízos ao produtor.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-06-27T04:23:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346601.pdf: 10633052 bytes, checksum: 997fab39dc39dcd757487ec50fe00c49 (MD5) Previous issue date: 2017 / A conversão termoquímica de biomassa, ao mesmo tempo em que representa uma forma de geração alternativa de energia, pode servir como uma solução viável para eliminar a necessidade da disposição final de rejeitos. O objetivo deste estudo foi avaliar as características físico-químicas de quatro resíduos agroindustriais (bagaço de maçã, borra de café, cevada e serragem) e suas respectivas capacidades de gaseificação com vapor de água visando a produção do gás de síntese (H2O e CO). As biomassas brutas foram pirolisadas em um reator de quartzo com 400 mL/min de N2, a uma taxa de aproximadamente 200 °C/min e tempo de residência de 5 minutos em 900 °C. Tanto as biomassas brutas quanto os chars formados na pirólise foram caracterizados por análises físico-químicas. A cinética da gaseificação com vapor de água dos chars foi avaliada em uma balança termogravimétrica em condições isotérmicas e sob pressão atmosférica, e a identificação dos produtos foi feita em um cromatógrafo gasoso. Na comparação entre as biomassas, a cevada teve o pior desempenho e foi descartada para estudos adicionais. Na faixa de temperatura estudada, a ordem de reatividade encontrada foi borra de café > bagaço de maçã > serragem. Entre os modelos cinéticos testados, o modelo semiempírico, baseado no modelo de poros randômicos, foi o único ajustado com sucesso em toda faixa de grau de conversão para as três biomassas. As energias de ativação obtidas variaram entre 168,4 e 183,8 kJ/mol e os fatores pré-exponencial entre 1,93·107 e 4,73·107 min-1. Pelo gráfico de Arrhenius foi possível observar a troca de regime controlador da reação, em temperaturas específicas para cada char. A ordem da reação em relação à pressão parcial de vapor de água não sofreu grandes variações para diferentes amostras ou para a troca do regime cinético, apresentando um valor médio de 0,75. Na produção de gás de síntese foram observados picos de formação de H2 e CO em altas conversões. No regime cinético, o perfil de formação do CO2 acompanhou o mesmo comportamento da reatividade, enquanto que no regime difusional a formação deste gás se distanciou progressivamente do perfil da reatividade com o aumento da temperatura.<br> / Abstract : The thermochemical conversion of biomass is a form of alternative energy generation, and at the same time it can serve as a viable solution to eliminate the need for disposal of waste. The aim of this study was to evaluate the physico-chemical characteristics of four agroindustrial residues (apple pomace, spent coffee grounds, barley and sawdust) and their steam gasification capability aiming the production of synthesis gas (H2O e CO). The raw biomass were pyrolyzed in a quartz reactor of 400 ml/min N2 at a rate of 200 °C/min and a 5 minute residence time at 900 °C. Both raw biomasses and the chars formed in pyrolysis were characterized by their physico-chemical characteristics. The kinetics of steam gasification of char was assessed in a thermogravimetric balance in isothermal conditions and atmospheric pressure, and the identification of the products was performed on a gas chromatograph. Among the studied biomasses, barley presented the worst performance and was ruled out for further study. In the studied temperature range, the order of reactivity found was spent coffee ground > apple pomace > sawdust. Among the kinetic models tested, the semi-empirical model, based on the random pore model, was the only one successfully fitted to the three biomasses in the whole range of conversion degree. The activation energies obtained varied between 168.4 and 183.8 kJ/mol and the pre-exponential factors and between 1.93·107 and 4.73·107 min-1. From the Arrhenius plot it was possible to observe the change in the kinetic regime at specific temperatures for each char. The order of reaction with respect to the steam partial pressure did not suffer large variations for different samples or for changing the kinetic regime presenting an average value of 0.75. In synthesis gas production it was observed the formation of H2 and CO peaks at high conversions. In the kinetic regime, CO2 formation evolution followed the same trend of the reactivity profile, while in the diffusional regime it gradually distanced itself from the reactivity profile with increasing temperature.

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-05-12T21:55:08Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Final.compressed.pdf: 2898915 bytes, checksum: a5dc1f356dc377f9818ad92fb949b178 (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-06-06T14:47:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação Final.compressed.pdf: 2898915 bytes, checksum: a5dc1f356dc377f9818ad92fb949b178 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-06T14:47:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Final.compressed.pdf: 2898915 bytes, checksum: a5dc1f356dc377f9818ad92fb949b178 (MD5) / A constante busca por combustíveis e tecnologias mais limpas vem tomando a cada dia mais espaço nas discussões científicas e econômicas, com isso as energias renováveis e o desenvolvimento tecnológico do uso da biomassa avançam como soluções viáveis para suprir essa demanda desejada. O processo de torrefação é uma tecnologia que vem sendo estudada para o tratamento térmico da biomassa com fins energéticos já que a biomassa in natura apresenta algumas características indesejáveis, tais como a baixa densidade energética, alto teor de umidade e natureza higroscópica, o que dificulta o seu uso direto. O processo de torrefação é uma alternativa para converter a biomassa em um combustível de maior valor energético, melhorando as propriedades físico-químicas e energéticas da biomassa. Neste contexto, este trabalho foi desenvolvido a partir das seguintes etapas: 1) levantamento bibliográfico a partir de pesquisas e análises científicas; 2) concepção e desenvolvimento do reator laboratorial de torrefação; 3) ensaios de torrefação, e; 4) caracterização e análise das biomassas in natura e torrefeita a partir da análise imediata, análise elementar e poder calorífico. As biomassas residuais utilizadas foram o Eucalyptus grandis e a Prosopis juliflora. Assim, para a definição do reator de torrefação foram realizadas considerações baseadas nos principais fatores que influenciam o processo de torrefação, no tipo de aquecimento e no volume de biomassa a ser utilizado, utilizando o processo em batelada. Nos testes de validação do sistema, composto pelo reator de leito convectivo e equipamentos auxiliares, foi utilizado a insuflação de ar comprimido e temperaturas de 150°C, 250°C e 350°C, com vazão de 10 litros/minuto, durante 150 minutos, obtendo variação nas temperaturas de setup em torno de ± 10 °C e taxa de aquecimento médio de 5°C por minuto. Para a padronização dos ensaios físico-químicos e de termoconversão, todas as amostras foram inicialmente secas a 105°C durante 24 horas, conforme norma ASTM E 871-82. A partir disso, os ensaios de torrefação foram conduzidos nas temperaturas de 190°C, 230°C, 270°C e 310°C, em ambiente inerte, tempo de reação 30 minutos, utilizando cerca de 50 gramas de eucalipto ou algaroba, na forma de cavacos ou chips. Foi verificado a melhoria das propriedades físico-químicas e energéticas do eucalipto e algaroba, sendo que o teor de voláteis diminuiu gradativamente com o aumento da temperatura e o teor de cinzas foi comparativamente baixo, o carbono fixo residual tendeu a aumentar no produto torrificado em comparação com a madeira in natura. O poder calorífico superior após a torrefação apresentou incrementos de 40,5% e 64,4% para o eucalipto e a algaroba, respectivamente, variando de 18,13 MJ.kg-1 a 25,48 MJ.kg-1 para o eucalipto e de 16,30 MJ.kg-1 a 26,85 MJ.kg-1 para a algaroba. No entanto, vale lembrar que o produto final é também influenciado por efeitos de diferentes tipos e diâmetros dos reatores, diferentes temperaturas e tempos de residência utilizados, assim como a sua qualidade depende das propriedades físicas da biomassa utilizada, como o tamanho, forma, densidade e orientação das fibras

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-23T04:00:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337595.pdf: 6226604 bytes, checksum: 9b486ca8476925f2f0d3a410363192bc (MD5) Previous issue date: 2015 / O lodo de esgoto, gerado em grande volume em estações de tratamento de águas residuais, pode ser uma matéria-prima alternativa valiosa de energia. Neste trabalho foram avaliadas as emissões gasosas da combustão de lodos de esgoto sanitário aeróbio e anaeróbio utilizando um combustor de leito móvel. Visando o aproveitamento da energia gerada na combustão, o gás de exaustão foi encaminhado para a secagem de lodo bruto e as emissões do processo global foram analisadas. De acordo com a caracterização, os lodos apresentaram poder calorífico inferior de 14,55 MJ·Kg-1 (lodo aeróbio) e 10,52 MJ·Kg-1 (lodo anaeróbio), indicando o potencial energético destes resíduos. O lodo aeróbio apresentou os maiores valores de matéria volátil, carbono fixo e poder calorífico. Na amostra sólida do lodo aeróbio foram detectadas concentrações de metais pesados e poluentes orgânicos persistentes como hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, dibenzo-p-dioxinas policloradas e dibenzofuranos policlorados menores do que o limite estabelecido pela legislação pertinente (European Commission). A amostra sólida de lodo anaeróbio apresentou conteúdo de metais pesados menor do que o limite e concentração de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos superior ao limite permitido pela legislação pertinente. As emissões de CO, NOx e BTEX resultantes dos testes de combustão dos lodos aeróbio e anaeróbio apresentaram concentrações menores do que o limite estabelecido pelas legislações pertinentes (CONAMA 316/02 e SEMA 16/2014). Devido ao alto conteúdo de enxofre nos lodos, as emissões provenientes do processo de combustão apresentaram elevadas concentrações de SO2. No processo global de combustão e secagem do lodo aeróbio, as emissões de BTEX e dibenzo-p-dioxinas policloradas e dibenzofuranos policlorados. foram inferiores aos limites permitidos pela legislação pertinente, enquanto que para o lodo anaeróbio foram superiores. Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos não foram detectados no processo global de combustão e secagem dos lodos aeróbio e anaeróbio. Como etapa complementar foi estudada a carbonização hidrotérmica de lodos de esgoto aeróbio e anaeróbio. O processo de carbonização hidrotérmica promoveu aumento do poder calorífico e carbono fixo do lodo aeróbio tornando este lodo uma matéria-prima com grande potencial para a geração de energia.<br> / Abstract : The sewage sludge generated in large amounts in wastewater treatment plants can be a valuable alternative feedstock for power generation. In this work, the gas emissions of aerobic and anaerobic sewage sludge combustion process in a moving bed reactor was evaluated. In order to use the heat generated during combustion, the exhaust gas was applied in the raw sludge drying process and gas emissions after drying were also analyzed. Sewage sludge characterization results showed the energy potential of this residue (low calorific value of 14.55 MJ·Kg-1 to aerobic and 10.52 MJ·Kg-1 to anaerobic). The aerobic sludge presented the highest values of volatile matter, fixed carbon and calorific value. In the solid sample sludge aerobic were detected low concentrations of the heavy metals and persistent organic pollutants as polycyclic aromatic hydrocarbons and polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans. The solid sample anaerobic sludge showed low content of heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons concentration above the limit established by legislation (European Commission). The concentration of CO, NOx, benzene, toluene, ethylbenzene and xylene emitted from the aerobic and anaeróbic sludge combustion processes were lower than the limits established by legislation (CONAMA 316/02 and SEMA 16/2014). The high emissions of SO2 from the combustion process are due to the high sulfur content in the sludge. The aerobic sludge emissions of benzene, toluene, ethylbenzene and xylene, polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans in the overall combustion and drying process were lower than established limits by legislation, while for anaerobic sludge they were higher. The polycyclic aromatic hydrocarbons were not detected in overall combustion and drying process the sludge aerobic and anaerobic. As a complementary step, was studied the hydrothermal carbonization of the sewage sludge. The process of hydrothermal carbonization promoted increased calorific value and fixed carbon of the aerobic sludge making this sludge a raw materials of great energy potential.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2016-04-19T04:11:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338179.pdf: 2584757 bytes, checksum: 5179faef93b715ae0c506c9570af8a4d (MD5) Previous issue date: 2015 / Sistemas de conversão fotovoltaicos são considerados uma das opções mais promissoras de energia renovável. Um dos grandes problemas das tecnologias fotovoltaicas convencionais está no alto custo de processamento. Neste contexto as células solares sensibilizadas por corante têm atraído uma atenção considerável, porém em sua constituição há eletrólitos líquidos, o que torna essa célula instável devido à degradação do mesmo, e para superar esta instabilidade, as células solares no estado sólido estão sendo estudadas. Nesta tese, foram desenvolvidos dois tipos de células solares no estado sólido: 1º. Filmes de pontos quânticos de CdTe foram depositados sobre um filme de tinta de aerogel de TiO2 e assim foi estudada sua atividade em células solares de absorventes extremamente finos (ETA); 2º Com o intuito de aumentar a eficiência dessas células produzidas, e diminuir o custo do processamento, foram desenvolvidas as células solares a base de perovskitas organometálicas (PVOM), onde é possível chegar a eficiências em torno de 20%. Uma tinta a base de aerogel de TiO2 foi utilizada com o intuito de aumentar a superfície de contato e assim depositar sobre essa tinta, uma maior concentração de perovskita (PVOM). Essa tinta de aerogel de TiO2 foi utilizada como camada transportadora de elétron, e para evitar o curto circuito existente pela presença de buracos nesse filme, uma fina camada de pasta de TiO2 foi depositada. As células solares contendo aerogel de TiO2 tiveram uma eficiência na conversão do fóton incidente em corrente em função do comprimento de onda (IPCE) superior comparadas a células solares contendo pasta de TiO2. Os aerogéis de TiO2 e a tinta a base de aerogel foram caracterizadas a partir de microscopia eletrônica de transmissão (MET-100kV), Análise de área superficial (BET), Espectrometria de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Termogravimétrica (TG), Difração de raio-X (DRX), Espectrofotometria na região do UV-vis. A elevada superfície de contato no filme contendo a tinta de aerogel de TiO2 foi detectada na análise de Perfilometria. Os pontos quânticos sintetizados foram caracterizados a partir da espectrometria de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Espectrofotometria na região do UV-vis e Espectroscopia de Fotoluminescência (PL). Para caracterizar as células solares e avaliar sua eficiência, curvas J×V foram realizadas e assim foram determinados: tensão de circuito aberto (VOC), densidade de corrente de curto circuito (JSC), fator de preenchimento (FF) e espectros de IPCE também foram realizados. A tinta a base de aerogel mostrou-se bastante promissora para células solares ETA e perovskita, pois a mesma facilita o processo de interpenetração da camada a ser depositada.<br> / Abstract : Photovoltaic conversion systems are considered one of the most promising options of renewable energy. A major problem of conventional photovoltaic technologies is the high cost of processing. In this context solar cells dye-sensitized have attracted considerable attention, but its constitution comprises liquid electrolytes, which makes this cell unstable, due to its degradation, and to overcome this instability, solid state solar cells are being studied. In this thesis it was developed two types of solid state solar cells: 1. Films of CdTe quantum dots were deposited on a TiO2 aerogel ink film and thus was studied solar cells extremely thin absorbers (ETA) activity; 2. In order to increase the efficiency of these cells produced, and decrease the cost of processing, researched solar cells at higher descent in the world, solar cells perovskites high performance where you can reach efficiencies of around 20%. A TiO2 aerogel ink film was used in order to increase the contact surface and thus deposited on this ink, a higher concentration of perovskite (PVOM). This TiO2 aerogel ink was used as the electron carrier layer, and to prevent existing short circuit by the presence of holes in the film, a thin layer of TiO2 paste was deposited. The solar cells containing TiO2 aerogel had a conversion efficiency of incident photon current as a function of wavelength (IPCE) higher compared to solar cells containing TiO2 paste. The TiO2 aerogels and TiO2 aerogel ink, were characterized from transmission electron microscopy (TEM-100kV), surface area analysis (BET), Fourier transform infrared spectrometry (FTIR), thermogravimetry (TG), X-ray Diffraction (XRD), spectrophotometry in the UV-vis region. The high contact surface of the film containing the TiO2 aerogel ink was detected in the profilometry analysis. The synthesized quantum dots were characterized from Fourier transform infrared spectrometry (FTIR), spectrophotometry in the UV-vis region and photoluminescence spectroscopy (PL). To characterize solar cells and evaluate their efficiency, J × V curves were carried out and so were determined: open circuit voltage (VOC), short circuit current (JSC), fill factor (FF) and IPCE spectra were also conducted. TiO2 aerogel ink proved to be very promising for solar cells ETA and perovskite, as it facilitates the interpenetration process the layer to be deposited.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-06-25T22:48:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 312744.pdf: 4087724 bytes, checksum: 68ac07f9b20426b149823655314a999d (MD5) / Esta tese apresenta o desenvolvimento de um modelo analítico e muito simples do circuito retificador, considerando a lei corrente-tensão (exponencial) do diodo, tendo como mérito simplificar um problema relativamente complexo e não linear (retificador) com uma ótima precisão. O modelo mostra-se válido, mesmo para tensões abaixo da tensão térmica, tendo sido testado para um ampla variação de tensão e corrente. São apresentadas equações para a tensão DC de saída, ripple de tensão, transiente durante o startup e eficiência de conversão de potência. Para validação, o modelo é comparado à simulações realizadas em simulador SPICE e a resultados experimentais, mostrando uma ótima precisão. Comparando-se este modelo com outros citados nas referências bibliográficas, este possui a vantagem de ser analítico, mais simples e/ou mais preciso. O desenvolvimento deste modelo torna-se mais importante, à medida que cresce o interesse pela utilização de sensores remotos autoalimentados, e também pelo uso de dispositivos de identificação por rádiofrequência (RFID). O espaço de projeto do conversor AC/DC foi explorado por meio de equações simples e de uma metodologia de projeto desenvolvida para que, através de gráficos, o projetista possa de forma fácil, rápida e com boa precisão, determinar os principais elementos do conversor AC/DC e da rede de adaptação de impedâncias. Para alcançar potências menores na entrada do conversor AC/DC, a metodologia utiliza redes de adaptação de impedâncias para o casamento entre as impedâncias da antena (ou impedância da fonte geradora de sinal AC) e do conversor AC/DC. Além disso, esta metodologia pode ser utilizada para conversores AC/DC com diodos ou transistores conectados como diodos, mesmo que sua equação característica não seja a do diodo exponencial. Para a utilização do conversor AC/DC em circuitos integrados, são estudadas as possibilidades de uso do transistor MOS conectado como diodo operando na região de inversão fraca. Para obter suporte experimental, foram projetados multiplicadores de tensão, com rede de adaptação de impedâncias incorporada ao circuito integrado e também externa ao mesmo, com o objetivo de atingir a menor potência de entrada disponível. / This thesis presents a simple analytical model of the rectifier circuit assuming that the diode is characterized by the exponential current-voltage law. The model shown is valid even for voltages below the thermal voltage and it has been tested for a wide range of voltages and currents. Equations are provided for the DC output voltage, ripple voltage, transient during startup and power conversion efficiency. For validation, the model is compared to simulations carried out in SPICE and experimental results, showing a good accuracy. Comparing this model with others cited in the references, this one has the advantage of being analytical, simpler, and more accurate. The development of this model becomes more relevant with the growing use of self powered remote sensors, and radio frequency identification devices (RFID). The design space of the AC/DC converter was explored using a graphic methodology. To operate with reduced power at the input, the methodology uses an impedance adaptation network for the matching between the impedances of the antenna (or the source impedance of the AC signal) and that of the AC/DC converter. Furthermore, this methodology can be used for AC/DC converters with diodes or transistors connected as diodes, even if their characteristic equations are not exponential. To obtain experimental support, voltage multipliers have been designed with impedance adaptation network incorporated into the integrated circuit and also external to it, in order to achieve the lowest possible power at the input.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-04T04:12:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344654.pdf: 1842989 bytes, checksum: ed60410ad5f17e816c73994116dcb608 (MD5) Previous issue date: 2016 / O objetivo deste trabalho é abordar a gestão de energia dos sistemas de geração e armazenamento de energia. Estes sistemas são atualmente uma realidade em países onde é desejada uma diversificação das fontes de energia e uma maior penetração das fontes renováveis. Em particular, o Brasil possui uma matriz energética diversificada com base em recursos hídricos, biomassa (etanol), gás natural e petróleo. Mas, expectativa para o futuro próximo é um aumento da utilização de fontes de energia renováveis, principalmente solar e eólica. Dessa forma, este trabalho ataca um problema econômico atual e importante para o País. Uma rede de energia em grande escala pode ser subdividida em subsistemas chamados micro-redes, que podem ser vistos como um conjunto de geradores despacháveis e/ou não-despacháveis que utilizam energias fósseis e/ou renováveis, armazenadores de energia e consumidores. Uma micro-rede pode operar em modo ilha, conectada com a rede principal e interligada com outras micro-redes. Sabe-se que a operação ideal de cada unidade não garante o perfeito funcionamento global da micro-rede, o que leva a um comportamento inaceitável. Assim, torna-se necessária a coordenação entre todos os elementos da micro-rede. A mesma filosofia deve ser aplicada no problema de micro-redes interligadas. Do ponto de vista da modelagem, os modelos de sistemas de gestão de energia no nível superior têm características híbridas, devido à necessidade de introduzir variáveis binárias, por exemplo, para modelar a dinâmica de armazenamento ou preços diferentes para operações econômicas como compra/venda de energia. Assim, uma abordagem natural para controlar esses sistemas é a utilização de controle preditivo, o qual já é amplamente utilizado na indústria de processos e pode lidar com problemas híbridos de optimização. Em uma micro-rede operando em modo conectada à rede principal o desafio de controle é maximizar o uso de fontes renováveis, minimizar o uso de combustíveis fósseis e a quantidade de energia comprada da rede de distribuição, amortecer flutuações de energia e atender a demanda. No caso de micro-redes interligadas é desejada uma estratégia de controle que permita a interação entre micro-redes para compartilhar fontes de energia e reduzir o fluxo de energia com a rede de distribuição. Assim, para uma única micro-rede o controle centralizado parece uma boa opção, enquanto para micro-redes interligadas, quando o intercâmbio de informação é limitado, o controle distribuído aparece como uma solução interessante. Nesta tese é con\-si\-de\-ra\-do o problema de controle de micro-redes em diferentes cenários, dentre eles uma microrrede de laboratório com armazenador de hidrogênio, o estudo de microrredes interligadas e uma planta de geração da indústria da cana de açúcar. O objetivo principal é propor soluções baseadas em controle preditivo para atender os requisitos de operação do sistema.<br> / Abstract : The objective of this thesis is to address the energy management of power generation and energy storage systems. These systems are nowadays a reality in countries where a diversification of energy sources and a higher penetration of renewable sources is desired. In particular, Brazil has a diversified energy matrix based on water resources, biomass (ethanol), natural gas and oil. But the expectation for the near future is an increase in the use of renewable sources, mainly solar and wind. Thus, this work attacks a current and important economic problem for the country. A large scale energy network can be subdivided into subsystems called Microgrids, that can be seen as set of dispatchable and/or non-dispatchable generators that uses fossil and/or renewable energy, storage units and consumers. A microgrid can operate in island mode, grid-connected mode and interconnected with other microgrids as the so called networked microgrids. It is known that an ideal operation of each unit does not guarantee the perfect operation of the overall microgrid, which leads to an unacceptable behavior. Thus it becomes necessary coordination between all microgrid elements. The same philosophy should be applied in the networked microgrids problem. From modeling point of view, the top level energy management system models have hybrid characteristics due to the need to introduce binary variables, for example, to model storage dynamics or different prices for economic operations like sell/purchase of energy. Thus, a natural approach to control these systems is the use of predictive control, which is already widely used in the process industry and can deal with hybrid optimization problems. In a microgrid operating in grid connected mode the control challenges are to maximize the use of renewable sources, minimize the use of fossil sources an the amount of energy bought from distribution network operator (DNO), mitigate energy fluctuating and meet the demand. In an interconnected case a control strategy that allows the interaction between microgrids to share energy sources and reduce the energy flow with DNO is desired. Thus for a single microgrid the centralized control seems to be a good option and for networked microgrids, when information sharing is limited, the distributed control appears as an interesting solution. In this thesis the problem of control of microgrids in different scenarios is considered, among them a laboratory microgrid with hydrogen storage, the study of four interconnected microgrids and a sugar cane industry power plant. The main objective is to propose solutions based on model predictive control to attend the system operation requirements.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-07-29Bitstream added on 2014-06-13T19:53:13Z : No. of bitstreams: 1 avallone_e_me_bauru.pdf: 1832025 bytes, checksum: 3c9dc17b98ecbc3d0da1306a71d373df (MD5) / A necessidade de fontes renováveis de energia, devido às alterações climáticas e, assim, a busca de fontes limpas de energia, justificam o crescente investimento em novos tipos de coletores solares. As pesquisas têm contribuído com essa expansão no âmbito dos coletores solares concentradores, tendo como objetivo principal seu Desempenho. Muitos trabalhos tem sido desenvolvidos utilizando a estratificação térmica do fluido no interior dos tubos e em reservatórios térmicos, assim como, a modelagem analítica para o problema de fluxo de calor. Baseando-se nas características de operação e em parâmetros de eficiência dos coletores por tubos evacuados convencionais, este trabalho propõe um estudo experimental de aquecimento de água por sistema de captação solar por tubos evacuados modificados em relação a um sistema convencional. Uma abordagem importante refere-se a separação física dos fluxos de água fria e quente no interior do tubo evacuado. O desempenho do sistema foi analisado a partir de testes experimentais ao ar livre com incidência solar. O vácuo no sistema estudado proporciona linearidade e constância na sua eficiência, em relação aos coletores solares por placas planas. Referindo-se a captação de energia do sistema, há um acréscimo de 8,7ºC na temperatura de saída da água aquecida em relação à sua entrada. O sistema ensaiado com um tubo evacuado produziu 105,78 litros de água aquecida, durante o dia solar disponível. Por se tratar de um trabalho experimental inédito, há uma grande dificuldade em localizar pesquisas referentes ao mesmo assunto, dificultando, assim, comparações entre os resultados obtidos e de outros trabalhos científicos / The need for renewable energy, due to climate change and thus search for clean energy sources justify the increased investment in new types of solar collectors. Research has contributed to this expansion within the concentrator solar collectors, with the main objective performance. Many studies have been developed using the thermal stratification of the fluid inside the tubes and in heat reservoirs, as well as the analytic modeling of the problem of heat flow. Based on the the operatining characteristics and performance parameters of evacuated tube collectors for conventional, this work proposes and experimental study of heating water by solar collection system for tubes modified compared to a conventional system. An important approach refers to physically separate the flows of hot and cold water inside the evacuated tube. The system performance was analyzed from experimental tests outdoors in sunlight. In this study the vacuum provides linearity and constancy in efficiency compared to a flat plate solar collectors. Refering to energy harvesting system, there is a increase of 8.7ºC in the outlet temperature of the heated water compared the entrance. With only one evacuated tube were production of 105.78 liters of heated water during the solar day available. Because it is unpublished experiment work, there is great difficulty in locating researches concerning the same subject, thus hampering comparisons between results and other scientific works