Made available in DSpace on 2018-08-02T00:02:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_4743_Tese Flávio Duarte Couto Oliveira20161129-121045.pdf: 22560177 bytes, checksum: 86691b577fe6f3610a134faeb939e918 (MD5) Previous issue date: 2016-09-13 / No mundo moderno, a produção de energia elétrica é fundamental para o desenvolvimento industrial e econômico de um país. O crescimento econômico aliado à cescente conscientização ambiental tem aumentado a preocupação com as fontes de energia. Diante disso, há um grande estimulo a utilização de fontes alternativas. Dentre essas fontes alternativas, uma das mais promissoras é a energia eólica, que se tornou uma fonte de produção viável e competitiva. Entre as tecnologias de geradores eólicos, uma das mais utilizadas é a de Gerador de Indução Duplamente Alimentado - DFIG, adequado à operação com turbinas de velocidade variável. Essa tecnologia, DFIG, passou a ser amplamente utilizada por alguns países em seus sistemas elétricos. Como consequência, esses países foram obrigados a definir critérios de sua interconexão com a rede cada vez mais rígidos. Um dos principais critérios exige que a usina permaneça conectada à rede durante um afundamento momentâneo de tensão - AMT. Além disso, alguns códigos, como da Alemanha e Espanha, exigem que o sistema forneça potência reativa à rede durante o AMT para reduzir seu efeito. Neste trabalho é realizado um estudo teórico da influência dos AMTs em um sistema de conversão de energia eólica utilizando a tecnologia DFIG. Após isso, é apresentado uma nova solução para aumentar a suportabilidade da turbina durante um AMT equilibrado. Um dispositivo que incorpora limitadores de corrente supercondutores-LCS é proposto, sendo analisado em diferentes configurações e estratégias e é comparado com as soluções convencionais. A validação, feita por simulação computacional, utilizou o software PSCAD/EMTDC da Manitoba-HVDC. Os resultados de simulação mostram o bom desempenho do dispositivo aumentando a robustez do DFIG.

[EN] This work begins in a laboratory of the Instituto de Ingeniería Energética (IIE) of the UPV to launch a wind simulator with a doubly-fed generator (DFIG) of 11 kW. The published works dealing with this type of wind turbine models work mostly with wound rotor generator on two axes that ignore the iron losses. This paper presents an equivalent circuit model for the steady state study considering the losses in the stator iron and iron losses variables rotor is proposed. These losses are significant in small machines, which power are less than 30 kW [22]. It is found that the equivalent iron loss resistances can be located either in parallel to the magnetizing reactance, or in circuit terminals. The model allows having a practical expression to the electromechanical power. An iterative procedure is proposed for the generated electric power. The procedure uses known models of wind turbines from scientific literature. Reactive power consumed by the stator to optimize the efficiency of the wind turbine is obtained, which allows determining the appropriate battery capacitors for these machines. It is noted that the connection of this battery to the stator before connecting to the grid can improve the synchronization because reduces the required rotor voltage. An alternative synchronization method first connects the stator to the grid, then allows the current to stabilize and finally connects converter. This method is useful for prototyping simulators because it allows operating the switch that connects the stator to the grid manually. Electronic converter switches act faster than a conventional switch, which, for synchronization with a strong changing wind, may be advantageous for small wind turbines with low inertia. An advantage of these generators is the use of reduced power converters (approx. 1/3 of the generator electric power), Li [27]. The proposed model determines the maximum speed of the generator that provides greater efficiency with an adequate power converter. Converter electronic components are very sensitive to over currents and over voltages. Therefore a controller that prevents operation in extreme conditions is required. These types of conditions are presented in the transients and the proposed dynamic models allow analyzing the most common transients in wind turbines. The generator dynamic model also includes the iron losses by equivalent resistances at the terminals of the circuit, which links to the steady state model which determines the initial conditions. In dynamic calculations conversion factors designed to simplify power calculations are used. A simple direct power control regulator model is proposed. It uses the targets of stator active power (Ps*) and stator reactive power (Qs*). This model with the other proposed dynamic models using Simulink (Matlab) allows analyzing the behavior under various conditions of normal operation: connection of converter with stator open, synchronization, synchronization to MPP transition or wind variation. The E.ON.Netz 2006 standard is compared with the procedure of Resolution 4/10/2006 12.3 of the General Secretariat of Energy and the response to a voltage sag is analyzed. The assembled prototype simulator consists of an induction motor squirrel cage and wound rotor generator, both of 600 W. The motor that simulates the turbine is fed with a variable frequency drive. A custom inverter has been developed to feed the generator rotor that is powered directly from the DC bus of the variable frequency drive and, therefore, a regenerative rectifier is not required. The prototype which incorporates five current sensors, three voltage sensors and a quadrature encoder with index has allowed verify some of the results obtained with the models presented. / [ES] Este trabajo se inicia en un laboratorio del Instituto de Ingeniería Energética (IIE) de la UPV para poner en marcha un simulador eólico con un generador doblemente alimentado (DFIG) de 11 kW. Los trabajos publicados que abordan este tipo de aerogeneradores trabajan mayoritariamente con modelos de generador de rotor bobinado en dos ejes que no contemplan las pérdidas en el hierro. En este trabajo se propone un modelo de circuito equivalente para el estudio en régimen permanente que contempla las pérdidas en el hierro del estator y las pérdidas variables en el hierro del rotor. Estas pérdidas son significativas en máquinas de pequeño tamaño, de potencia inferior a 30 kW [22]. Se comprueba que las resistencias equivalentes a las pérdidas del hierro pueden ubicar indistintamente junto a la reactancia magnetizante, o bien, en bornes del circuito. El modelo permite obtener una expresión práctica para la potencia electromecánica. Se propone un procedimiento iterativo para obtener la potencia eléctrica generada. El procedimiento utiliza modelos de comportamiento de la turbina eólica contrastados. Se determina la potencia reactiva consumida por el estator que optimiza la eficiencia del aerogenerador, lo que permite dimensionar la batería de condensadores apropiada para estas máquinas. Se observa que la conexión de esta batería al estator antes de la conexión a la red puede mejorar las condiciones de sincronización al reducir la tensión de rotor necesaria. Un método de sincronización alternativo consiste en conectar primero el estator a la red, dejar que se estabilice la corriente y conectar en convertidor. Este método es útil para prototipos de simuladores, pues permite maniobrar manualmente el interruptor que conecta el estator a la red. Los conmutadores electrónicos del convertidor actúan con mayor rapidez que un interruptor convencional, lo que, para la sincronización con un viento fuerte racheado, puede ser ventajoso para aerogeneradores pequeños de baja inercia. Una ventaja de estos generadores es el uso de convertidores de potencia reducida (aprox. 1/3 de la potencia eléctrica del generador), Li [27]. El modelo planteado determina la velocidad máxima del generador que proporciona mayor eficiencia con una potencia del convertidor adecuada. Los componentes electrónicos del convertidor son muy sensibles a sobre corrientes y sobretensiones. Así, se requiere un controlador que evite el funcionamiento en condiciones extremas que se dan en los transitorios. Los modelos dinámicos propuestos permiten analizar los transitorios más usuales. El modelo dinámico de generador también contempla las pérdidas en el hierro mediante resistencias equivalentes en bornes de los circuitos, lo cual enlaza con el modelo de régimen permanente y permite determinar las condiciones iniciales. En los cálculos dinámicos se utilizan conversiones con factores orientadas a simplificar los cálculos de potencia. Se propone un modelo de regulador simple y en Simulink de Matlab se analiza el comportamiento en diversas condiciones de funcionamiento normal: turbina con generador desconectado de la red, conexión con estator o rotor abierto, sincronización, paso a carga, régimen de viento variable. Se analiza la respuesta a un hueco de tensión y se compara el estándar E.ON.Netz 2006 con el procedimiento 12.3 de la Resolución 4/10/2006 de la Secretaria General de Energía. El prototipo de simulador montado consta de un motor de inducción de jaula de ardilla y un generador de rotor bobinado, ambos de 600 W. El motor que simula la turbina se alimenta con variador de frecuencia. Se ha desarrollado un inversor para alimentar el rotor del generador que se alimenta directamente desde el embarrado de continua del variador y no se requiere un rectificador regenerativo que genere corriente continua. El prototipo incorpora 5 sensores de corriente, 3 de de tensión y un encoder en cuadratura con índice que ha permitido contras / [CAT] Aquest treball s'inicia en un laboratori de l'Institut d'Enginyeria Energètica (IEE) de la UPV per posar en marxa un simulador eòlic amb un generador doblement alimentat (DFIG) de 11 kW. Els treballs publicats que aborden aquest tipus d'aerogeneradors treballen majoritàriament amb models de generador de rotor bobinat en dos eixos que no contemplen les pèrdues en el ferro. En aquest treball es proposa un model de circuit equivalent per a l'estudi en règim permanent que contempla les pèrdues en el ferro de l'estator i les pèrdues variables en el ferro del rotor. Aquestes pèrdues són significatives en màquines de mida petita, de potència inferior a 30 kW [22]. Es comprova que les resistències equivalents a les pèrdues del ferro poden situar-se indistintament al costat de la reactància magnetitzant, o bé, en borns del circuit. El model permet obtenir una expressió pràctica per a la potència electromecànica. Es proposa un procediment iteratiu per obtenir la potència elèctrica generada. El procediment utilitza models de comportament de la turbina eòlica contrastats. Es determina la potència reactiva consumida per l'estator que optimitza l'eficiència de l'aerogenerador, el que permet dimensionar la bateria de condensadors apropiada per a aquestes màquines. S'observa que la connexió d'aquesta bateria a l'estator abans de la connexió a la xarxa pot millorar les condicions de sincronització en reduir la tensió de rotor necessària. Un mètode de sincronització alternatiu consisteix a connectar primer el estator a la xarxa, deixar que s'estabilitzi el corrent i connectar a convertidor. Aquest mètode és útil per a prototips de simuladors, ja que permet maniobrar manualment l'interruptor que connecta l'estator a la xarxa. Els commutadors electrònics del convertidor actuen amb més rapidesa que un interruptor convencional, que, per a la sincronització amb un vent fort a ratxes, pot ser avantatjós per aerogeneradors petits de baixa inèrcia. Un avantatge d'aquests generadors és l'ús de convertidors de potència reduïda (aprox. 1/3 de la potència elèctrica del generador), Li [27]. El model plantejat determina la velocitat màxima del generador que proporciona major eficiència amb una potència del convertidor adequada. Els components electrònics del convertidor són molt sensibles a sobre corrents i sobretensions. Així, es requereix un controlador que eviti el funcionament en condicions extremes que es donen en els transitoris. Els models dinàmics proposats permeten analitzar els transitoris més usuals. El model dinàmic de generador també contempla les pèrdues en el ferro mitjançant resistències equivalents en borns dels circuits, la qual cosa enllaça amb el model de règim permanent i permet determinar les condicions inicials. En els càlculs dinàmics s'utilitzen conversions amb factors orientades a simplificar els càlculs de potència. Es proposa un model de regulador simple i en Simulink de Matlab s'analitza el comportament en diverses condicions de funcionament normal: turbina amb generador desconnectat de la xarxa, connexió amb estator o rotor obert, sincronització, pas a càrrega, règim de vent variable. S'analitza la resposta a un buit de tensió i es compara l'estàndard E.ON.Netz 2006 amb el procediment 12.3 de la Resolució 4/10/2006 de la Secretària General d'Energia. El prototip de simulador muntat consta d'un motor d'inducció de rotor curtcircuitat i un generador de rotor bobinat, tots dos de 600 W. El motor que simula la turbina s'alimenta amb variador de freqüència. S'ha desenvolupat un inversor per alimentar el rotor del generador que s'alimenta directament des del embarrat de contínua del variador i no es requereix un rectificador regeneratiu que generi corrent continu. El prototip incorpora 5 sensors de corrent, a 3 sensors de tensió i un encoder en quadratura amb índex que ha permès contrastar alguns dels resultats obtinguts teòricament. / Safont Vivas, J. (2016). Simulador de Generador Eólico Doblemente Alimentado [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62689 / TESIS

A cianobactéria \' Spirulina platensis \' possui alto teor de proteína e vem sendo cultivada fotoautotroficamente para a produção de biomassa microbiana. Embora as fontes convencionais de nitrogênio utilizadas para a produção de Spirulina spp. sejam os nitratos, há a possibilidade do emprego de uréia, utilizando o processo descontínuo alimentado, com diminuição do custo de produção. O emprego do processo descontínuo alimentado repetitivo para o cultivo desta microalga utilizando a uréia como fonte de nitrogênio poderia facilitar os cultivos em escala de produção, pois não haveria a necessidade de preparo de inóculo para cada ciclo de produção, além de possibilitar o aumento da produtividade do sistema. Este trabalho tem o objetivo de verificar o comportamento do cultivo microbiano com este processo, visto que não foram encontrados na literatura tais estudos para o cultivo de \'S. platensis\'. Foi verificada a influência dos parâmetros fração de corte, tempo de alimentação de uréia e ciclos de cultivo neste tipo de processo, tendo como variáveis dependentes a concentração celular máxima (Xm), a produtividade em células (Px) e o fator de conversão de nitrogênio em células (Yx/n), bem como a composição protéica e lipídica da biomassa obtida. Os resultados obtidos permitem concluir que, de uma forma geral, uma fração de corte de 80% associada a um tempo de alimentação de 6 dias leva a melhores condições de cultivo com bons resultados nos três parâmetros cinéticos (em média, 2101 mg.L?¹, 219 mg.L?¹.d?¹ e 10,3 mg.mg?¹ para Xm, Px e Yx/n, respectivamente), que foram reprodutíveis ao longo de 3 ciclos. / \' Spirulina platensis \', with high protein content, can be cultivated photoautotrophically for the microbial biomass production. Although nitrates are the conventional source of nitrogen for the Spirulina spp. production, there is a possibility of the use of urea, in a fed-batch process, leading to a cost reduction. The application of repeated fed-batch process, using urea as nitrogen source, could propitiate the cultivation of this microorganism in a production scale, since it would not need to prepare the inoculum for each production cycle. Moreover, there is a possibility to improve the productivity of this process. The aim of this work was to verify the behavior of the microbial cultivation employing this process, since this kind of study for \' Spirulina platensis \' production was not found in literature. The influence of withdrawn rate, urea feeding time and cultivation cycles were studied, considering maximum cell concentration (Xm), cell productivity (Px), nitrogen-to-cell conversion (Yx/n), and protein and total fat contents as dependent variables. The results show that in general a 80% of withdrawn rate associated with 6 days of feeding time leads to the best cultivation conditions with satisfactory results of Xm, Px and Yx/n (2101 mg.L?¹, 219 mg.L?¹.d?¹ and 10.3 mg.mg?¹, in average, respectively), that could be reproduced through the three cycles.

As microalgas são organismos unicelulares, eucariotos, simples em estrutura, fotossintetizantes, que requerem principalmente luz, água e nutrientes inorgânicos para seu crescimento. Estes micro-organismos podem converter eficientemente dióxido de carbono em biomassa e certos compostos bioativos com aplicações nas indústrias alimentícia, farmacêutica e cosmética. Botryococcus braunii é uma espécie de microalga capaz de sintetizar e armazenar lipídios, incluindo ácidos graxos, epóxidos, alquilfenol, éter e hidrocarbonetos de cadeia longa. O conteúdo lipídico pode alcançar de 15% a 75% da biomassa seca, sendo que os ácidos graxos livres representam mais da metade deste extrato. Os parâmetros como carbono inorgânico, nitrogênio, vitaminas e sais são vitais para o crescimento de microalgas, exercem influência tanto no crescimento como na composição da biomassa. Assim, este trabalho tem a finalidade de verificar a influência das quantidades de nitrato de sódio e de fosfato de potássio dibásico no crescimento e composição da microalga Botryococcus braunii, onde serão avaliados parâmetros cinéticos e de crescimento, bem como a composição da biomassa. Os diferentes meios de cultivo avaliados para o crescimento da microalga mostraram a importância da influência da salinidade no crescimento e composição da biomassa de B. braunii, sendo o meio Chu encontrado como o melhor meio para o crescimento, no qual para uma otimização do crescimento e produção de biomassa foram utilizadas diferentes concentrações de fontes de nitrogênio e fósforo. Com uso de meio Chu, foi possível a obtenção de concentrações celulares de 4962,9mg.L-1 em fotobiorreator tubular, com correção da concentração das fontes de nitrogênio e fósforo de acordo com o crescimento celular. Nas várias concentrações de nitrogênio e fósforo avaliadas, foi encontrada uma concentração de lipídios numa faixa de 32,56 a 36,93%, onde foram encontrados os seguintes ácidos graxos C11:0; C14:1; C16:0; C16:1; C17:1; C18:0; C18:1n9; C18:2n6; C20:0; C18:3n6; C20:1 e C18:3n3. / Microalgae are unicellular photosynthetic organisms, eukaryotes, simple in structure, requiring mainly light, water and inorganic nutrients for growth. These micro-organisms can efficiently convert carbon dioxide into biomass and certain bioactive compounds with applications in food, pharmaceutical and cosmetic industries. Botryococcus braunii is a microalga capable of synthesizing and storaging lipids, including fatty acids, epoxides, ether, and hydrocarbons. Lipid content can reach 15% to 75% of dry matter, and free fatty acids represent more than half of this extract. Parameters such as inorganic carbon, nitrogen, vitamins and salts are important parameters regulating algal growth and the composition of biomass. This work aims to study the influence of the amounts of sodium nitrate and potassium phosphate dibasic in the growth and composition of microalgae Botryococcus braunii, by evaluating kinetic and growth parameters, as well as biomass composition. The culture media evaluated for the growth of microalgae, showed the importance of the influence of salinity on growth and biomass composition of Botryococcus braunii. Chu medium was found as the best medium for growth, for which an optimization of growth and biomass concentrations different sources of nitrogen and phosphorus was used. Using the Chu medium, it was possible to obtain cell concentrations of 4962.9mg.L-1 in tubular phobioreactor, with correction of concentrations of both nitrogen and phosphorus sources according to cell growth. Taking into account the various nitrogen and phosphorus evaluated, A concentration of lipids was found in a range from 32.56 to 36.93%, where the fatty acids are: C11:0; C14:1; C16:0; C16:1; C17:1; C18:0; C18:1n9; C18:2n6; C20:0; C18:3n6; C20:1 and C18:3n3.

A cianobactéria \' Spirulina platensis \' possui alto teor de proteína e vem sendo cultivada fotoautotroficamente para a produção de biomassa microbiana. Embora as fontes convencionais de nitrogênio utilizadas para a produção de Spirulina spp. sejam os nitratos, há a possibilidade do emprego de uréia, utilizando o processo descontínuo alimentado, com diminuição do custo de produção. O emprego do processo descontínuo alimentado repetitivo para o cultivo desta microalga utilizando a uréia como fonte de nitrogênio poderia facilitar os cultivos em escala de produção, pois não haveria a necessidade de preparo de inóculo para cada ciclo de produção, além de possibilitar o aumento da produtividade do sistema. Este trabalho tem o objetivo de verificar o comportamento do cultivo microbiano com este processo, visto que não foram encontrados na literatura tais estudos para o cultivo de \'S. platensis\'. Foi verificada a influência dos parâmetros fração de corte, tempo de alimentação de uréia e ciclos de cultivo neste tipo de processo, tendo como variáveis dependentes a concentração celular máxima (Xm), a produtividade em células (Px) e o fator de conversão de nitrogênio em células (Yx/n), bem como a composição protéica e lipídica da biomassa obtida. Os resultados obtidos permitem concluir que, de uma forma geral, uma fração de corte de 80% associada a um tempo de alimentação de 6 dias leva a melhores condições de cultivo com bons resultados nos três parâmetros cinéticos (em média, 2101 mg.L?¹, 219 mg.L?¹.d?¹ e 10,3 mg.mg?¹ para Xm, Px e Yx/n, respectivamente), que foram reprodutíveis ao longo de 3 ciclos. / \' Spirulina platensis \', with high protein content, can be cultivated photoautotrophically for the microbial biomass production. Although nitrates are the conventional source of nitrogen for the Spirulina spp. production, there is a possibility of the use of urea, in a fed-batch process, leading to a cost reduction. The application of repeated fed-batch process, using urea as nitrogen source, could propitiate the cultivation of this microorganism in a production scale, since it would not need to prepare the inoculum for each production cycle. Moreover, there is a possibility to improve the productivity of this process. The aim of this work was to verify the behavior of the microbial cultivation employing this process, since this kind of study for \' Spirulina platensis \' production was not found in literature. The influence of withdrawn rate, urea feeding time and cultivation cycles were studied, considering maximum cell concentration (Xm), cell productivity (Px), nitrogen-to-cell conversion (Yx/n), and protein and total fat contents as dependent variables. The results show that in general a 80% of withdrawn rate associated with 6 days of feeding time leads to the best cultivation conditions with satisfactory results of Xm, Px and Yx/n (2101 mg.L?¹, 219 mg.L?¹.d?¹ and 10.3 mg.mg?¹, in average, respectively), that could be reproduced through the three cycles.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T14:29:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 285180.pdf: 26175155 bytes, checksum: 7c92563e2c897b54f08d3614b150ddb4 (MD5) / Em vários setores industriais estão presentes mecanismos de desgaste da superfície das peças. Especialmente no setor de energia, por exemplo, hidrelétrica e de origem fóssil, que se caracteriza por produção intermitente em larga escala, se encontram situações de atrito entre superfícies. Surgem, então, solicitações mecânicas locais que levam à degradação das peças por intermédio de mecanismos de desgaste como abrasão, adesão, cavitação, os quais podem também estar combinados com fenômenos químicos, como corrosão. A proteção prévia por revestimento das áreas solicitadas leva ao aumento da vida útil das peças, ao mesmo tempo em que promove redução de custos. Para determinadas aplicações, é tecnicamente necessário que o corpo da peça apresente propriedades diferentes das do material da superfície. Em outros casos, o desgaste da peça é uma condição intrínseca presente, com a qual se deve conviver, realizando reparos periódicos, como quando é inviável técnica e economicamente a troca da peça (grandes dimensões). Neste caso, o reparo deve prover alta qualidade, de modo a majorar a vida útil da peça. Da mesma maneira, é desejável que o processo de revestimento possua satisfatória produtividade em sua aplicação. Dentre os processos de revestimento se encontram diversas opções de tecnologias, cada qual com suas aplicações e peculiaridades técnicas. Para as aplicações consideradas neste trabalho, é necessária a premissa fundamental de que haja ligação metalúrgica entre o revestimento e o metal de base, originando de fato uma solda. Sendo assim processos que resultam em ligação apenas mecânica, como por exemplo, a Aspersão Térmica, não se adequam. Uma opção a ser considerada é o processo PTA-P (Plasma Transferred Arc - Pó) em operações de revestimento por soldagem. Este processo, devido a algumas de suas características funcionais, permite melhores resultados em relação a outros processos de soldagem atualmente aplicados em revestimentos, em relação, por exemplo, à baixa diluição e alta qualidade superficial. A possibilidade de se misturar diferentes pós também deve ser citada, principalmente no caso P&D de novos materiais. No entanto, apesar de ser utilizado industrialmente, o processo é complexo e seu campo de aplicações é restrito, assim como a literatura. Para que se proponha a introdução de um processo inovativo de soldagem, este trabalho objetivou estudo aprofundado e ensaios direcionados ao conhecimento das bases de seu funcionamento, em relação às possibilidades tecnológicas existentes e influências dos parâmetros sobre os resultados. Além disso, visa-se viabilizar a ampliação a gama de aplicações, por intermédio de inovações tecnológicas, pautadas em conhecimento técnico-científico. Estes fatores representam o cerne do trabalho, que, levando em consideração informações da literatura e experiência da equipe, resultou no levantamento do comportamento do processo para diferentes condições. Neste sentido, uma abordagem ampla foi necessária para possibilitar um melhor entendimento do processo. Da mesma forma, se geraram inovações tecnológicas em componentes do sistema (pulsação de pó, tocha e sistema de alimentação de pó, por exemplo) e em seu software de controle, as quais foram implementadas em um sistema integrado dedicado ao PTA-P. / Parts wear mechanisms emerge in a number of production activities. Especially in the energy sector, like hydroelectrical generation or oil and gas, which are characterized by intermittent large scale production, friction situations between parts and other parts or materials being transported or processed occur. Mechanical load thus arise, which lead to the degradation of parts, by means of wear mechanisms as abrasion, adhesion, cavitation, which may also take effect in combination with chemical phenomena, as corrosion. Previous protection, performed by coating of the loaded areas, leads to increase of part life, as well as to cost reduction, since the normally expensive resistant material can be employed only onto affected regions. Hence, the rest of the part can be manufactured with normal lower cost material. Moreover, for certain applications, it is technically necessary that the body structure of the piece has different properties from the ones of the surface. In other cases, part wear consists in an inherent condition, with which one has to deal with by performing periodic maintenance. In such situations, repair coating must provide high quality, in order to increase the layer#s life. Likewise, it is desirable that the coating process permits satisfactory productivity. Several different technologies are available in regard to coating, each one with specific application fields and technical peculiarities. Concerning the applications taken into account in the present work, one fundamental prerequisite is the metallurgical bond between coating and substrate, i.e. a weld. In this way, processes that result in a mechanical bond only, like Thermal Spray, do not apply. An option to be considered when it comes to coating procedures through welding is the PTA-P (Plasma Transferred Arc # Powder) process. Due to its functional characteristics, this process permits better results over other welding processes also employed in coating in relation to low dilution and high as-welded surface quality, for example. The possibility of mixing different powders must also be mentioned, mainly in the case of R&D of new materials. Nevertheless, although being industrially used, the process is complex and its application field is limited, as well as the available literature. For the proposal of the introduction of an innovative welding process in a determined application, this work aimed at deep investigation and trials targeting the knowledge of its basis in concern to existing technological possibilities and parameters# influence over the results. Additionally, there is the objective of making viable the xxxv expansion of the application field of the process through technological innovations based on technical-scientific knowledge. These factors represented the core of the present work, which, taking literature information and team experience into consideration, resulted in information about the behavior of the process under different PTA-P welding conditions. In this matter, a wide approach was needed to enable a better understanding of the process. In the same way, technological innovations were generated in the PTA-P system (powder pulsation, torch and powder feeder, for example) and in its control software, which were implemented in an integrated PTA-P dedicated welding system.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-26T04:28:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 296865.pdf: 38416530 bytes, checksum: 61d2010df1e5ab00e47bb302142c90d2 (MD5) / Acometidas pelo fenômeno da cavitação, pás de turbinas hidráulicas de usinas hidrelétricas exigem periódicas operações de reparo das áreas desgastadas. Estas atividades, conduzidas por soldagem, ainda mostram-se passíveis do desenvolvimento de novas tecnologias. Neste contexto, o LABSOLDA - Instituto de Mecatrônica da UFSC propõe conferir flexibilidade e robustez ao processo PTA-P, buscando a aplicabilidade do mesmo em qualquer posição de soldagem e no desenvolvimento de consumíveis. A impossibilidade de posicionamento adequado das turbinas, devido às grandes dimensões e geometria complexa de suas pás, exige a execução de soldas em posições forçadas. Já a utilização do consumível de solda na forma de pó pelo referido processo viabiliza a concepção de novas ligas, a partir de misturas experimentais. Inevitavelmente, estas acabam por envolver pós metálicos de características morfológicas e granulométricas não compatíveis com as tradicionais. Tais características comprometem o desempenho dos alimentadores de pó, dificultando a obtenção de depósitos de qualidade. Após confirmar-se a deficiência dos sistemas de alimentação de pó disponíveis na execução destas tarefas, foi decidido por um desenvolvimento próprio, originando o sistema denominado de ADP VR-F. Trata-se de um alimentador de pó projetado para viabilizar a soldagem fora de posição com robustez e qualidade, permitindo a aplicação do PTA-P nas turbinas. Seu projeto também apresenta características dedicadas à manipulação de materiais diferentes dos tradicionais, favorecendo o desenvolvimento de ligas. O presente trabalho disponibiliza informações sobre o seu desenvolvimento mecânico, baseado em estudos realizados com dois outros alimentadores disponíveis. Também apresenta o desenvolvimento eletroeletrônico e de sua programação, de acordo com a filosofia de controle adotada. Experiências empreendidas para validação do equipamento são abordadas neste trabalho, procurando caracterizar suas propriedades de alimentação e revelar seu desempenho em atividades de soldagem, incluindo participação no desenvolvimento de uma liga resistente à cavitação e na aplicação do processo PTA-P em campo. O equipamento respondeu aos testes de forma positiva, mostrando-se capaz de manipular pós compostos por partículas de diversas morfologias e faixas granulométricas. Também foi essencial para o desenvolvimento de uma liga de alta resistência à cavitação, sendo o único disponível capaz de manipular um dos materiais testados. Por fim, permitiu a aplicação do processo PTA-P com robustez e qualidade em posições forçadas, proporcionando depósitos de ligas experimentais nas próprias turbinas hidráulicas. / Damaged by the Cavitation Phenomenon, hydraulic turbine blades of hydroelectric plants require cyclic operations to restore worn areas. These activities, conduced by welding, still have potential for new technology development. In this context, the UFSC Mechatronics Institute - LABSOLDA proposes to provide flexibility and robustness to the PTA process, searching its applicability in any welding position and in alloys development. The impossibility of turbine appropriate positioning, due to the large size and complex geometry of their blades, requires the execution of welds in awkward positions. But the use of additional material in powder form by this process enables new alloys design, from experimental mixtures. Inevitably, its end up involving metal powders morphology and particle size not compatible with traditional standards. These characteristics impair powder feeders performance, making its compromises the weld quality. After confirmation the available powder feed systems deficiency in these tasks, it was decided by an own development, resulting in the ADP system called VR-F. It was a powder feeder designed to enable the welding in awkward positions with robustness and quality, allowing the application of PTA process in the turbines. Its design also has characteristics dedicated to the manipulation of materials different from traditional, favoring alloys development. This paper provides information on its mechanical development, based on studies with two other feeders available. It also presents the electronic and programming developments, according to the adopted philosophy control. Experiments undertaken for equipment validation are discussed in this paper, seeking to characterize their feed properties and reveal his performance in welding activities, including in an anti-cavitation alloy development and in PTA turbines application. The equipment was responded positively to the tests, being able to handle powders composed by various particle sizes and morphology. It was also essential for anti-cavitation alloy development, being the only feeder available capable to handling one of involved materials. Finally, it allowed the PTA application with robustness and quality in awkward positions, providing experimental alloys deposits in hydraulic turbines.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-05-07T00:01:05Z No. of bitstreams: 1 PedroHenriqueSalesDaCosta_DISSERT.pdf: 3167327 bytes, checksum: e3758236165e8d3906f6f8f92e8a236b (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-05-09T20:11:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PedroHenriqueSalesDaCosta_DISSERT.pdf: 3167327 bytes, checksum: e3758236165e8d3906f6f8f92e8a236b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-09T20:11:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PedroHenriqueSalesDaCosta_DISSERT.pdf: 3167327 bytes, checksum: e3758236165e8d3906f6f8f92e8a236b (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Em muitos casos o passe de raiz ? uma etapa cr?tica da soldagem, uma vez que sua execu??o ? afetada por diversos fatores, tais como varia??o da abertura da junta, ?ngulo do chanfro, dimens?es da face (nariz) da raiz, inclina??o da tocha, velocidade de soldagem e velocidade de alimenta??o. Al?m disso, a escolha do processo de soldagem ? um fator primordial para garantir a execu??o de um passe de raiz com adequadas propriedades mec?nicas e metal?rgicas. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo estudar a viabilidade dos processos de soldagem MIG-P CC+ e TIG-A aplicado ao passe de raiz em chapas de 200 x 200 x 12,75 mm da liga de alum?nio AA 5052. Para tal, foram analisadas configura??es diferentes de soldagem: o tipo de chanfro (em V e em gola com L=2,00 e 3,00 mm) e dois tipos de metais de adi??o (ER 4043 e 5356). Como metodologia de compara??o, foi determinada a mesma corrente de 150 A e taxa de deposi??o do metal de adi??o Va/Vs = 14, foram realizadas 8 combina??es de par?metros, cada uma com 3 repeti??es, totalizando 24 testes, salientando que foi usada apenas a configura??o de chanfro mais adequada para o TIG-A. S?o apresentados resultados da micrografia e microdureza das zonas fundida e termicamente afetada e n?veis de dilui??o para as juntas soldadas com os distintos metais de adi??o, al?m da radiografia. Nas condi??es estabelecidas neste trabalho, pode-se afirmar que o processo TIG-A apresentou melhores resultados em rela??o ao MIG-P CC+. Em rela??o ? configura??o do chanfro, o que se mostrou mais adequado foi o chanfro em V, para ambos os metais de adi??o e processos. N?o ocorreram defeitos como falta de fus?o, mordeduras e rugosidades. Em rela??o aos n?veis de dilui??o, foram constatados maiores valores quando utilizado o processo MIG-P CC+ para o ER 4043, assim como o processo TIG-A na configura??o de chanfro em V. O metal de adi??o ER 4043 apresentou uma quantidade de poros maior em rela??o ao ER 5356, em ambos os processos. Foi observada ? presen?a de um refino de gr?o, al?m de maiores n?veis de dureza em todas as soldas realizadas com o metal de adi??o ER 5356. / In many cases the root pass is a critical step of welding, since its execution is affected by several factors, such as variation of joint opening, chamfer angle, dimensions of the face (nose) root, torch inclination, welding speed and feed speed. Moreover, the choice of the welding process is a key factor to ensure the execution of a root pass with adequate mechanical and metallurgical properties. In this context, this work aimed to study the feasibility of MIG-P CC+ and TIG-A welding processes applied to the root pass in plates of 200 x 200 x 12,75 mm of the AA 5052 aluminum alloy. For this, different configurations of welding were analyzed: chamfer type(V and collar with L=1,0 and 3,00 mm) and two types of addition metals (ER 4043 and 5356). As compared methodology, It was determined the same current 150 A and the deposition rate of addition metal Va/Vs = 14, they were proposed 12combinations of parameters, each with 3repetitions, totaling 36 tests, stressing that It was used only the most appropriate chamfer setting for TIG-A. Results of micrograph and microhardness of fusion and heat affected zones and dilution levels for welded joints with diferente addition metals, beyond radiography. At the established conditions in this work, it can be said that the TIG-A process showed better results in relation to MIG-P CC+. About the chamfer configuration, which was more appropriate was V chamfer, for both addition metals and process. There were no defects such as lack of fusion, bites and roughness. Relative to dilution levels, higher values were observed when used the MIG-P CC+ process for the ER 4043, as well as TIG-A in the V chamfer configuration. ER 4043 addition metal showed a larger amount of pores in relation to the ER 5356, in both process. It was observed the presence of a grain refining, beyond higher hardness levels in all welds made with the ER 5356 addition metal.

As microalgas são organismos unicelulares, eucariotos, simples em estrutura, fotossintetizantes, que requerem principalmente luz, água e nutrientes inorgânicos para seu crescimento. Estes micro-organismos podem converter eficientemente dióxido de carbono em biomassa e certos compostos bioativos com aplicações nas indústrias alimentícia, farmacêutica e cosmética. Botryococcus braunii é uma espécie de microalga capaz de sintetizar e armazenar lipídios, incluindo ácidos graxos, epóxidos, alquilfenol, éter e hidrocarbonetos de cadeia longa. O conteúdo lipídico pode alcançar de 15% a 75% da biomassa seca, sendo que os ácidos graxos livres representam mais da metade deste extrato. Os parâmetros como carbono inorgânico, nitrogênio, vitaminas e sais são vitais para o crescimento de microalgas, exercem influência tanto no crescimento como na composição da biomassa. Assim, este trabalho tem a finalidade de verificar a influência das quantidades de nitrato de sódio e de fosfato de potássio dibásico no crescimento e composição da microalga Botryococcus braunii, onde serão avaliados parâmetros cinéticos e de crescimento, bem como a composição da biomassa. Os diferentes meios de cultivo avaliados para o crescimento da microalga mostraram a importância da influência da salinidade no crescimento e composição da biomassa de B. braunii, sendo o meio Chu encontrado como o melhor meio para o crescimento, no qual para uma otimização do crescimento e produção de biomassa foram utilizadas diferentes concentrações de fontes de nitrogênio e fósforo. Com uso de meio Chu, foi possível a obtenção de concentrações celulares de 4962,9mg.L-1 em fotobiorreator tubular, com correção da concentração das fontes de nitrogênio e fósforo de acordo com o crescimento celular. Nas várias concentrações de nitrogênio e fósforo avaliadas, foi encontrada uma concentração de lipídios numa faixa de 32,56 a 36,93%, onde foram encontrados os seguintes ácidos graxos C11:0; C14:1; C16:0; C16:1; C17:1; C18:0; C18:1n9; C18:2n6; C20:0; C18:3n6; C20:1 e C18:3n3. / Microalgae are unicellular photosynthetic organisms, eukaryotes, simple in structure, requiring mainly light, water and inorganic nutrients for growth. These micro-organisms can efficiently convert carbon dioxide into biomass and certain bioactive compounds with applications in food, pharmaceutical and cosmetic industries. Botryococcus braunii is a microalga capable of synthesizing and storaging lipids, including fatty acids, epoxides, ether, and hydrocarbons. Lipid content can reach 15% to 75% of dry matter, and free fatty acids represent more than half of this extract. Parameters such as inorganic carbon, nitrogen, vitamins and salts are important parameters regulating algal growth and the composition of biomass. This work aims to study the influence of the amounts of sodium nitrate and potassium phosphate dibasic in the growth and composition of microalgae Botryococcus braunii, by evaluating kinetic and growth parameters, as well as biomass composition. The culture media evaluated for the growth of microalgae, showed the importance of the influence of salinity on growth and biomass composition of Botryococcus braunii. Chu medium was found as the best medium for growth, for which an optimization of growth and biomass concentrations different sources of nitrogen and phosphorus was used. Using the Chu medium, it was possible to obtain cell concentrations of 4962.9mg.L-1 in tubular phobioreactor, with correction of concentrations of both nitrogen and phosphorus sources according to cell growth. Taking into account the various nitrogen and phosphorus evaluated, A concentration of lipids was found in a range from 32.56 to 36.93%, where the fatty acids are: C11:0; C14:1; C16:0; C16:1; C17:1; C18:0; C18:1n9; C18:2n6; C20:0; C18:3n6; C20:1 and C18:3n3.

A microalga Spirulina platensis, fornece uma biomassa rica em proteínas, ácidos graxos polinsaturados, vitaminas e outros componentes de alto valor como a clorofila, a qual pode ser utilizada como corante em medicamentos, cosméticos e alimentos. No presente trabalho, estudou-se a influência da iluminação, simultaneamente com a utilização de uréia como fonte de nitrogênio por meio de processo descontínuo alimentado, no crescimento de Spirulina platensis e conteúdo de clorofila da biomassa. Foram utilizados tanques abertos, com volume de cultivo de 5L. Dentre os ensaios realizados, o melhor crescimento ocorreu com a utilização de 2500mg de uréia a 5600lux de iluminância, e o pior com 2500mg de uréia a 1400lux de iluminância. O maior conteúdo de clorofila na biomassa, por sua vez, foi obtido com 2500mg de uréia a 1400lux de iluminância, e o menor com 2500mg de uréia a 5600lux de iluminância. Uma regressão estatística para a produtividade em clorofila (mg.L-1.dia-1)foi realizada, a partir de valores codificados para os parâmetros em estudo, obtendo-se a seguinte equação de regressão: PCla= 1,53 - O,16.Mutc2 - 0,28.Ec2 + 0,2.Mutc + 0,13.Ec A partir da derivada da equação, calculou-se os valores dos parâmetros estudados correspondentes ao ponto ótimo de produtividade em clorofila para as condições deste trabalho, os quais foram 2902mg de uréia e 3845lux de iluminância, o que mostra que valores intermediários de iluminância promovem um equilíbrio entre crescimento celular e biossíntese de clorofila. / The microalga Spirulina platensis gives a high protein, fatty acids and vitamins contents biomass, besides other high value components like chlorophyll, that can be produced and used like a color in medicines, cosmetics and food. In this work, the influence of iIIuminance and utilization of urea as nitrogen source by fed-batch system in the Spirulina platensis growth and chlorophyll content was studied. Cultivates were carried out in open ponds with a 5L fermentation volume. The best growth result happened with the utilization of 2500mg of urea at 5600lux of iIIuminance, and the worst with 2500mg of urea at 1400lux of iIIuminance. The highest biomass chlorophyll content, otherwise, was observed with 2500mg of urea and 1400lux of iIIuminance, and the lowest with 2500mg of urea at 5600lux of iIIuminance. Statistical regression for chlorophyll productivity (mg.L-1.dia-1),using the studied parameters codified values was done, giving the equation below: PCla= 1,53 - O,16.Mutc2 - 0,28.Ec2 + 0,2.Mutc + 0,13.Ec From the derivative of the function, the studied parameters values correspondents to the optimal chlorophyll productivity point was calculated, concerning to the conditions of this work, being obtained 2902mg of urea and 3845lux of iIIuminance. This shows that intermediate iIIuminance values provides equilibrium between cellular growth and chlorophyll biosynthesis.