Orientador: Jozue Vieira Filho / Resumo: Neste trabalho foram realizados estudos, análises, simulações e implementações de um sistema de power harvesting utilizando transdutores piezelétricos, com o objetivo de extrair a máxima potência. A fim de alcançar tal objetivo, o sistema mecânico e a interface elétrica foram analisados com foco na quantidade de potência extraída. Com os resultados básicos desses estudos, tem-se que o desempenho de tais sistemas depende da interação eletromecânica, da deformação, da frequência de excitação e da carga conectada. Com exceção do último, esses parâmetros não interferem no modelo tradicional de simulação no SPICE. Para aprimorar os resultados da simulação, foi proposta uma metodologia para a modelagem do sistema mecânico com a interface elétrica, implementada e avaliada em MATLAB/Simulink e em SPICE com VHDL-AMS. Além disso, um novo circuito eletrônico, denominado Conversor Direto CA-CC com Chaveamento Sincronizado - CDCS, foi projetado para maximizar a potência média extraída e reduzir sua dependência com a frequência de excitação e com a carga conectada. Os resultados das simulações foram comparados com dados experimentais para os circuitos eletrônicos retificador em ponte e SSHI em paralelo. A modelagem desenvolvida em SPICE com VHDL-AMS apresentou melhores resultados, pois permite uma modelagem mais precisa dos componentes eletrônicos sem comprometer o domínio mecânico. Comparado com três circuitos existentes na literatura (retificador em ponte, SSHI em paralelo e SECE), o cir... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work studies, analysis, simulations and the implementation of power harvesting system using piezoelectric transducer were done aiming to extract its maximum power. In order to achieve this goal, the mechanical system and electrical interface were analyzed especially focused on the amount of power that can be able to extracted. The conclusion of these studies was that the system performance depends of the electromechanical interaction, deformation, excitation frequency and the connected load. Except for the latter, these parameters does not interfered in the standard model by SPICE. To improve the simulation results, a novel methodology for modeling the mechanical system with electrical interface was proposed. It was implemented and evaluated in MATLAB/Simulink and in SPICE with VHDL-AMS. In addition, a new electronic circuit, well know as Direct AC-DC Converter with Synchronous Switch (CDSS), was designed to improve the extract power and the response at the frequency of excitation and the connected load. The simulation results were compared with experimental data for the electronic circuits: bridge rectifier and P-SSHI. The SPICE with VHDL-AMS model offered the best results, since it allows accurate model for the electrical component without compromising the mechanical system. The performance of the proposed circuit was compared with three electronic circuits (bridge rectifier, P-SSHI and SECE). The results show that the proposed circuit presented the higher power ext... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

In the last decade, significant intensification has occurred in studies on raw water charges. However, the real possibility of charge application has provoked questions and concern in society, mostly due to the few studies developed where charges were actually applied. The main objective of this research was to evaluate the applicability of raw water charges in a Brazilian basin, taking into account the limitations of existing data, other management instruments previously studied in the basin and the opinion of the water basin management committee. First, records on basin water users were improved and made consistent. Next, a raw water charge model was developed and simulated, based on actions indicating the annual values that need to be collected. Economic impact and social acceptability were analyzed. The results obtained were compared with simulations performed using raw water charge models of the CEIVAP and PCJ committees. For orientation of the values to be charged, the following principles were used: (a) PUP User-Pay Principle; and (b) PPP Polluter-Pay Principle. The Santa Maria River Basin was chosen as the case. It is located on the southernmost border of the state of Rio Grande do Sul. It has an area of 15,754 km² and its main economic activity is rice production. For the R$ 68.5 million investment financed over 20 years, the average fee was R$ 0.0085/m³, but this value could vary from R$ 0.0001/m³ to 0.0294/m³ according to the weights of the variables established in the model. The levying by sector was: Agriculture 44.85%; Urban Water Supply 41.35%; Rural Water Supply 12.36%; Industry 0.20%; and Cattle raising 1.24%; and by type of use was: Collecting 27.18%; Consumption 21.71% and Dilution 51.10%. The different simulations showed that the charging in the Santa Maria River Basin is viable, providing that the economic impact on sector users is determined. The present study also observed that the basin population is unaware of the management system for water resources. However, the general population is in favor of charges based on the objectives established in Brazilian legislation. The present study demonstrated that the principal aim of the initial raw water charge application process in Brazil will be the obtainment of financial resources to solve the problems of basin water resources. Nevertheless, the way to achieve this must be based on criteria of justice, efficiency and environmental sustainability and not based merely upon political decisions or social criteria. / Nesta última década ocorreu uma significativa intensificação nos estudos de cobrança pelo uso da água. Entretanto, a possibilidade real de aplicação da cobrança tem provocado dúvidas e inquietações na sociedade, principalmente devido aos poucos trabalhos desenvolvidos em que a cobrança foi efetivamente implantada. O objetivo central desta pesquisa é avaliar a aplicabilidade da cobrança pelo uso da água à realidade de uma bacia hidrográfica brasileira, considerando a limitação dos dados existentes, os outros instrumentos de gestão já estudados e a participação do comitê de gerenciamento da bacia. Em primeiro lugar, foram aprimorados e consistidos os dados cadastrais dos usuários de água da bacia. A seguir, foi desenvolvido e simulado o modelo de cobrança pelo uso da água, baseado em ações que indicaram os valores anuais a serem arrecadados. Foi analisado o impacto econômico sobre os setores usuários e a aceitabilidade social da cobrança. Os resultados obtidos foram comparados com simulações realizadas utilizando os modelos de cobrança dos comitês CEIVAP e PCJ. Para a orientação dos valores a serem cobrados, os seguintes princípios foram adotados: (a) PUP Princípio Usuário Pagador; e (b) PPP Princípio Poluidor Pagador. A bacia de estudo foi a bacia do Rio Santa Maria, localizada na fronteira sudoeste do Estado do Rio Grande do Sul, com uma área de 15.754 km² e atividade econômica preponderante a produção de arroz. Para o investimento de R$ 68,50 milhões, financiado em 20 anos, a tarifa média foi de R$ 0,0085/m³, podendo variar de R$ 0,0001/m³ a 0,0294/m³ de acordo com os pesos das variáveis estabelecidas no modelo. A arrecadação por setor usuário foi: Agricultura 44,85%; Abastecimento Urbano 41,35%; Abastecimento Rural 12,36%; Indústria 0,20%; e Pecuária 1,24%; e por tipo de uso foi: Captação 27,18%; Consumo 21,71% e Diluição 51,10%. As diferentes simulações realizadas demonstraram que a cobrança na bacia do Rio Santa Maria é viável, desde que sejam obtidos pequenos impactos econômicos nos setores usuários. A pesquisa constatou também que a população da bacia desconhece o sistema de gerenciamento dos recursos hídricos. Entretanto, de um modo geral, a população é favorável à cobrança com os objetivos preconizados nas legislações brasileiras. A experiência deste trabalho trouxe a certeza de que, no início do processo de implementação da cobrança pelo uso da água no Brasil, o objetivo principal será arrecadar recursos financeiros para solucionar os problemas dos recursos hídricos das bacias. Contudo, a maneira de realizar esta arrecadação deve ser baseada em variáveis ou critérios de justiça, eficiência e sustentabilidade ambiental e não serem pautadas exclusivamente por decisões políticas ou critérios sociais.

Made available in DSpace on 2016-06-02T18:55:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4272.pdf: 2401909 bytes, checksum: 472e7aaca2322a7de8b1b169aa30fdd5 (MD5) Previous issue date: 2012-03-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / The increasing current demand of water has caused conflicts between their multiple uses, being the agriculture responsible for the use of the largest portion of this natural resource. In this context, drip irrigation has shown growth in irrigated area due to their potential to achieve high efficiency in water application. Drip irrigation is characterized by the application of small volumes of water at high frequency directly in the root zone of plants, helping to maintain soil moisture near field capacity in a given volume of soil usually called the wet bulb. Knowing the dimensions of the wetted generated to be used in drip irrigation project is of fundamental importance for the proper design and operation of drip irrigation systems. The objective of this study was to test the performance of the mathematical models Schwartzman and Zur Reprinted and HYDRUS-2D in predicting dimensions of wet bulb generated generated by emitters of different flow flow rates. In its first part, held at the experimental field of Taubate University, were collected the dimensions of the wet bulbs generated by drip of 2, 4 and 8 L h-1 in a dystrophic red-yellow. In the second, were simulated the dimensions of wet bulb using Schwartzman and Zur Reprinted and HYDRUS-2D models. Statistical analysis used to evaluate the performance of these models have shown that the model Schwartzman Zur Reproduced predicted the experimental data set with an accuracy of 94%, whereas in the case of model HYDRUS-2D, this accuracy was 85%. It was concluded that the two studied models can adequately estimate the dimensions of the wet bulb, for the studied conditions, highlighting, however, that the model performed better was Schwartzman-Zur Reprinted. / A crescente demanda de água tem originado conflitos entre seus usos múltiplos, sendo a agricultura responsável pela utilização da maior parcela deste recurso natural. Neste quadro, a irrigação por gotejamento tem apresentado crescimento em área irrigada devido a sua potencialidade de obter alta eficiência na aplicação de água. A irrigação por gotejamento é caracterizada pela aplicação de pequenos volumes de água em alta frequência diretamente na zona radicular das plantas, permitindo manter a umidade do solo próxima a sua capacidade de campo em um determinado volume de solo denominado normalmente de bulbo molhado. O conhecimento das dimensões do bulbo molhado gerado pelo gotejador a ser utilizado no projeto de irrigação é de fundamental importância para o correto dimensionamento e operação dos sistemas de irrigação por gotejamento. O objetivo deste trabalho foi testar o desempenho dos modelos Schwartzman-Zur Reproduzido e HYDRUS-2D na previsão das dimensões dos bulbos molhados gerados por gotejadores de diferentes vazões. Na sua primeira parte, realizada na área experimental da Universidade de Taubaté, foram coletadas as dimensões dos bulbos molhados gerados por gotejadores de 2, 4 e 8 L.h-1 em um Latossolo vermelhoamarelo. Na segunda, foram simuladas as dimensões dos bulbos molhados utilizando-se os modelos matemáticos Schwartzman-Zur Reproduzido e HYDRUS-2D. Os estudos estatísticos utilizados para avaliar o desempenho desses modelos mostraram que o modelo de Schwartzman-Zur Reproduzido ajustou os dados experimentais com precisão de 94%, enquanto que, no caso do modelo HYDRUS-2D, esta precisão foi de 85%. Concluiu-se que os dois modelos estudados podem estimar adequadamente as dimensões do bulbo molhado para as condições estudadas, destacando-se, porém, que o modelo que apresentou melhor desempenho foi o de Schwartzman-Zur Reproduzido.

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