Esta Tese de Doutorado teve como objetivo geral estudar alguns aspectos da microestrutura de cerâmicas condutoras preparadas a partir de nanopartículas, e sua relação com a condutividade elétrica no material sinterizado. Para isto, foi escolhida a céria-samária, cuja principal aplicação potencial é como eletrólito sólido em células a combustível de óxido sólido (SOFC) de temperaturas intermediárias de operação. A principal propriedade de interesse para fins de aplicação destas cerâmicas é sua condutividade elétrica, que é também dependente da microestrutura do material sinterizado. Assim, os principais objetivos específicos deste trabalho foram: 1) preparação e caracterização física de nanopartículas de céria contendo o íon Sm3+ como aditivo (Ce1-xSmxO2-x/2 com 0 x 0,3), 2) estudo da densificação e do crescimento de grãos na céria-samária, e 3) estudo da influência do tamanho médio de grãos nos componentes iônico e eletrônico da condutividade elétrica total. Para a obtenção de nanopartículas foram utilizadas técnicas de síntese que empregam soluções dos cátions de interesse, além da técnica convencional de mistura de óxidos, para fins comparativos. Diversas técnicas foram utilizadas para a caracterização, tais como a difração de raios X e a espectroscopia Raman, para a caracterização estrutural e determinação do tamanho de cristalito; a microscopia eletrônica para observação de alguns aspectos da microestrutura, e a espectroscopia de impedância para medida da condutividade elétrica. Os resultados mostraram que o método da precipitação homogênea é efetivo para a síntese de nanopartículas com tamanho e forma homogêneos e com estreita distribuição de tamanhos. O uso de solvente misto (água/álcool) favoreceu a obtenção de pós nanométricos com alta sinterabilidade, maior rendimento e maior condutividade elétrica do que aqueles preparados pelo método convencional. A condutividade elétrica e a densificação são maximizadas na céria-samária sintetizada em etanol/água. Os compactos preparados com esses pós atingiram 95% da densidade teórica quando sinterizados a 1200 ºC por 5 h. A condutividade elétrica da céria-samária é predominantemente iônica, e o componente eletrônico se torna significativo apenas para pressão parcial de oxigênio igual ou inferior a 10-20 atm a 600 ºC. Para fins de utilização em células a combustível como eletrólito sólido, a céria-samária sintetizada pode ser empregada em temperaturas de operação de até 550 ºC. A céria-samária comercial com alta área superficial apresenta boa densificação para temperaturas de sinterização de apenas 800 ºC. A condutividade intergranular de amostras com tamanho médio de grãos de ~ 30 nm é inferior e o potencial de carga espacial é superior ao das amostras com maior tamanho médio de grãos. Para a céria-samária nanoestruturada, a condutividade eletrônica praticamente independe do tamanho de grãos em temperaturas de até 550 ºC. / The general proposal of this Doctorate Thesis was to study some aspects of the microstructure of electrical conducting ceramics prepared from nanoparticles and its relationship with the electrical conductivity in the sintered material. For this purpose, samarium doped ceria, a potential candidate for application as solid electrolyte in intermediate temperature solid oxide fuel cells (SOFC) was selected. The main property of interest for this application is its electrical conductivity, which is dependent on the microstructure of the sintered material. Therefore, the main specific objectives of this work were: 1) preparation and physical characterization of ceria nanoparticles containing Sm3+ as additive (Ce1-xSmxO2-x/2 with 0 x 0.3), 2) study of densification and grain growth in these materials, and 3) study of the influence of average grain size on the ionic and electronic components of the overall electrical conductivity. Solution synthesis techniques were used for obtaining powder materials, and the conventional mixing of starting oxides was also used for comparison purposes. Several techniques were used for characterization like X-ray diffraction and Raman spectroscopy for phase characterization and crystallite size calculation; electron microscopy for microstructure observation, and impedance spectroscopy for electrical conductivity determination. The homogeneous precipitation method was found to be suitable for the synthesis of nanoparticles with homogeneous size and shape along with sharp distribution of particle sizes. The use of a mixed solvent (water/alcohol) was quite effective for obtaining nanosized powders with high yield and higher electrical conductivity than those for powders prepared by the conventional method of synthesis. The densification and the electrical conductivity were maximized when water/ethanol mixture was used as solvent. Powder compacts prepared with these powders attained 95% of the theoretical density after sintering at 1200 ºC for 5 h. The electrical conductivity is predominantly ionic in samaria-doped ceria, and the electronic component of the total electrical conductivity becomes significant only at oxygen partial pressures equal or lower than 10-20 atm at 600 ºC. For application of samaria-doped ceria as solid electrolyte in SOFC the maximum operation temperature is ~ 500 ºC. Commercial samaria-doped ceria with high specific surface area may attain good densification at only 800 ºC. The grain boundary conductivity in specimens with ~ 30 nm of average grain size is lower and the space charge potential is higher than those of specimens with higher grain sizes. The electronic conductivity in nanostructured samaria-doped ceria is almost independent on the grain size for temperatures lower than 500 ºC.

não há resumo / there is no abstract

O presente trabalho estuda o impacto das emissões atmosféricas provenientes da usina termelétrica de Iquitos - Peru. De início são calculados quantitativamente, os fluxos (g/s) dos principais poluentes atmosféricos (SO2, SO3, NOx, CO, MP, e C02) que estão sendo emitidos pela Central, e com estes resultados é realizada uma simulação da dispersão de SO2 e NOx na atmosfera, mediante a aplicação do modelo de dispersão SCREEN 3.0 da EPA. Da mesma forma, utilizando a taxa de emissão calculada inicialmente, em termos de kg de poluente/kWh gerado, projeta-se, para cada grupo gerador a emissão futura de SO2 segundo o crescimento da oferta de energia elétrica da usina termelétrica de Iquitos. Considerando que a usina se encontra no meio da cidade de Iquitos , analisam-se duas estratégias para a redução da emissão destes poluentes: primeiro, a implementação de equipamentos externos de controle da poluição do ar e segundo, a substituição dos equipamentos existentes de geração por equipamentos com tecnologia nova. Finalmente ; embora a implementação de equipamentos de controle da contaminação atmosférica, na usina termelétrica de Iquitos, resulte em major eficácia para reduzir a emissão total de SO2; a estratégia de substituir a atual tecnologia por um gerador mais eficiente é a mais econômica e pode ser considerada como a opção mais viável. / This work studies the environmental impacts of atmospheric emissions sent out by the Iquito\'s thermoelectric power station in Peru. Initially, we compute the quantitative flows (in g/s) of major gas pollutants (SO2, 503, NOx, CO, CO2 and MP) emitted by the power plant. Then, we calculate the station \'s emission rates per kWh generated (in kilogram of pollutant /kWh). Having those imputs, we adopt EPA\'s SCREEN3.0 dispersion model to simulate the SO2 and NOx into the local atmosphere. We also forecast the future evolution of SO2 emissions considering the potential growth of electricity generation in the power plant. Since the Iquito \'s power station is located within the city\'s urban area, with gas emissions having direct impacts upon the local population, we study different strategies for emissions reduction from the plant . Firstly , we consider the upgrading of the existing plant with additional equipment for a more strict emission control . Then, we analyze the option of shutting down the most critical machine (in terms of atmospheric emission) in the old plant , and its substitution by a new and more efficient machine. We concluded that, although the addition of more strict controle equipment is more efficient on reducing total emission, the strategy of exchanging machines is less costly and should be consider as the preferable option.

Este trabalho faz uma análise de opções de produção e uso racional de fertilizantes nitrogenados (FMN). Descreve as características do mercado de FMN e dos processos de Fabricação de amônia. Efetua um diagnóstico técnico das unidades de amônia brasileira que empregam o processo de fabricação de reforma com vapor d´água para indicar modificações que proporcionem a diminuição do consumo de matéria-prima e combustível (combustíveis fósseis). Realiza uma análise econômico-financeira das opções de conservação de energia indicadas pelo diagnóstico. Esta análise demonstra que existe a viabilidade de se efetuarem modificações visando elevar a eficiência energética das unidades de amônia de Camaçari, BA e Laranjeiras, SE, enquanto as modificações propostas para a unidade de amônia de Piaçaguera, SP não apresentaram viabilidade no atual contexto. Apresenta dados de consumo de nitrogênio na agricultura brasileira e descreve opções de utilização deste nutriente pelos agricultores que proporcionam sua utilização racional. Utiliza a metodologia DEFENDUS de construção de cenários para estimar a demanda de nitrogênio e energia derivada do requerimento de FMN para a cultura do milho no Brasil. Calcula os custos para se atender a esta demanda, mediante as opções disponíveis de oferta e economia do nutriente. Apresenta oito cenários de demanda de FMN onde analisa duas medidas de economia: a incorporação dos FMN em cobertura e a substituição total ou parcial da fonte mineral pela adubação verde. Conjuntamente à avaliação das medidas de uso racional, analisa o efeito de se aumentar a proporção da área cultivada com milho que emprega FMN. Conclui que a demanda por nitrogênio na cultura do milho deve crescer para atingir melhores resultados produtivos e que, mesmo com a inserção de outra fonte de nitrogênio e alternativas de manejo eficiente dos FMN, a importação ou a ampliação da capacidade produtiva deste insumo será necessária para atender a demanda nos próximos anos. O manejo eficiente dos FMN propicia uma pequena redução na demanda e pode ser difundido entre os agricultores porque apresenta viabilidade econômica. A adubação verde substitui o consumo de FMN, entretanto, ainda é uma prática de custo mais elevado que a fonte tradicional quando não se consideram os demais benefícios que ela traz ao sistema de produção agrícola. A produção de sementes de adubo verde na propriedade agrícola é uma alternativa para viabilizar economicamente a adoção desta técnica. Finalmente, o trabalho analisa as repercussões ambientais relacionadas à produção e ao uso de FMN, faz sugestões de opções para a implementação das medidas de economia do insumo e de trabalhos futuros. / This work analyzes rational production and utilization of mineral nitrogen fertilizer (MNF). Describes MNF market characteristics and ammonium industrial process. A description of the Brazilian ammonium units state of the art is presented alongside with indication of energy conservation options. A comparative economic analysis among the energy conservation options is performed. This analysis shows the economic feasibility of improving the process energy efficiency of Camaçari, BA and Laranjeiras, SE ammonium plants, while to Piaçaguera, SP ammonium plant modifications are not feasible under current. Brazilian nitrogen consumption data are presented farming rational nitrogen utilization opportunities are described. DEFENDUS scenarios construction methodology is used to estimate the nitrogen and energy demand derived from the MNF requirement for com in Brazil. Costs to meet this demand through supply and conservation available alternatives are calculated. Scenarios are constructed to evaluate two nitrogen conservation options: the farming process of incorporating the MNF into the soil and the totally or partial substitution of green manure for MNF. Consequences of incrementing proportion of land with corn that utilizes MNF are also evaluated. It is concluded that nitrogen demand for corn must increase to attain best production results and that, even switching the nitrogen source and adopting efficient farming fertilizer application techniques, it will be necessary to import MNF or increase the domestic production capacity to meet the future demand. Although the efficient application of MNF results only in a modest reduction of MNF demand, it is an economically attainable alternative that can be disseminated among the farmers. Green Manure has the potential of avoiding MNF consumption, but still is a more expensive option than the MNF when its benefits to the agricultural system are not considered. Yielding the green manure seeds at the farm is one choice to reduce its costs. Finally, the work analyzes the environmental effects related to MNF production and use and some suggestions on implementing the MNF saving opportunities are discussed together with the indication of future work.

Orientador : Carlos Alberto de Castro Jr / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-02T10:40:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guerra_AntonioFernandes_M.pdf: 22088851 bytes, checksum: 65e666aa2d5fd8f16215dd90bc18944d (MD5) Previous issue date: 2002 / Mestrado

Orientadores : Luiz Carlos Pereira da Silva, Vivaldo Fernando da Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-02T10:41:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Menezes_TacianadeVasconcelos_M.pdf: 943719 bytes, checksum: 0b9a2cb9bf644d833249cfd86cf04384 (MD5) Previous issue date: 2002 / Mestrado

Orientador: Moacyr Trindade de Oliveira Andrade / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T16:19:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SassiJunior_PauloMilton_M.pdf: 8336200 bytes, checksum: b1955325aad0a3c573f95371e0882469 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: O Setor Elétrico Brasileiro, em seu processo evolutivo, apresenta atualmente, uma significativa mudança estrutural, tanto no que se refere à sua regulamentação, quanto a própria composição e estruturação empresarial. Até a metade da década de 90, o setor era composto por grandes empresas estatais, estaduais e federais, passando a promover um processo de privatização das empresas, além de induzir uma radical transformação na sua estrutura "exigindo" a desverticalização das atuais empresas em três grandes blocos: geração, transmissão e distribuição/comercialização e manter a estrutura de integralização do sistema de transmissão, como forma de garantir a viabilização do comércio de oferta e demand~ independentemente das localizações físicas de plantas de geração e centros de consumo. À vista do exposto, o presente trabalho tem como objetivo principal a análise de modelo estrutural que viabiliza a plena atuação das empresas energéticas do Estado de São Paulo neste contexto. Serão abordados os aspectos positivos e negativos, além de avaliar o atual processo de transição das empresas estatais para privadas. Todavia para se compreender o momento presente e vislumbrar o futuro, há necessidade de se conhecer o passado. Assim, com base em fatos históricos, se procurará encontrar os fundamentos que determinaram a participação privada e estatal no setor energético de São Paulo / Abstract: The Brazilian Electrical Sector, on its evolving process, nowadays, presents a significant structural change, not only concerning its regulations, but also on its own entrepreneurial structure and formnation. Until half of the ¿90 POT. TH¿ decade, the power sector was composed by major public utilities, which is now going to promote a changing process of privatization of the utilities, as far as to induce a radical change on its structure, which is requiring a divestiture of the existing companies in three separated major blocks: generation, transmission and distribution / commercialization companies, but by keeping the integration of the transmission system, as a way of guarantee the feasibility of the offer and dernand commerce, independently of the locations of the generation plants and consumption centers. According to the text above, the present work has as its main target the analyses of a entrepreneurial structure model which induces the entire participation of the power companies from São Paulo State in this context. The positive and negative aspects will be discussed, besides evaluating the existing transition process from the public utilities to the privat ones. However, to comprehend the present moment and to understand the future, it is necessary to know the past. So, based on historical facts, this work will try to get the basis that determine the principIes of private and public participation in the power sector of São Paulo / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Christiano Lyra Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-25T19:21:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cavellucci_Celso_D.pdf: 7349643 bytes, checksum: 36de213206369c56664ecd7794007a00 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho apresenta uma nova abordagem para a minimização das perdas em sistemas de distribuição de energia elétrica.A minimização das perdas é obtida por meio da reconfiguração das redes de distribuição.Considerando que essas redes operam com uma configuração radial, busca-se a árvore recobridora do grafo que representa a rede de distribuição, que minimize as perdas de energia e satisfaça as restrições de demanda e os limites do fluxo de corrente nas linhas; em outras palavras, trata-se de uma generalização do problema da árvore recobridora de custo mínimo. A generalização é devida às variações nos custos dos arcos com a mudança da configuração.A solução ótima global desse problema combinatório é obtida por um procedimento recursivo em duas fases, onde se combina as técnicas de fluxo não lineares e estratégias de busca usadas na área de inteligência artificial. Na primeira etapa a restrição de operação radial da rede é relaxada, levando a uma solução otimista para o problema; as informações desta solução são usadas na segunda etapa, onde busca-se a solução factível de custo mínimo. As etapas são repetidas, até que a configuração de rede radial de mínimas perdas seja encontrada. O procedimento recursivo é controlado por estratégias de busca inteligentes para contornar a explosão exponencial do esforço computacional. Três procedimentos de busca informada foram concebidos para obter uma árvore recobridora de perdas mínimas: backtracking infonnado, bactracking heurístico e algoritmo A*. Apresenta-se também procedimentos de paralelização dos algoritmos. Estudos de caso são discutidos, indicando as possibilidades e limitações da abordagem proposta / Abstract: This thesis presents a new approach to minimize losses in e1ectricalenergy distribution systems. The loss minimization is accomplished with the reconfiguration of the distribution network. Since distribution networks must operate radially, the problem can be regarded as a generalization of the minimum spanning tree problem. It seeks a spanning tree for a graph that represents the distribution network which minimizes losses while meetting loadsand satisfying constraints on line flow capacities - the generalization is due to variation in the costs as the network configuration changes. A global optimum to this combinatorial prob1em is found through a recursive two-step procedure, merging non-1inear network flow techniques with intelligent search strategies. Radial operation is relaxed in a first step, leading to an optimistic solution; information from the oprimist solution are used to approach feasibility in the second step. Both steps are repeated, driven by intelligent search techniques to cope with computational intractability. Three informed search procedures were conceived to obtain a minimum-loss spanning tree: enhanced backtracking, heuristic backtracking and A* algorithm. Parallel implementations of the algorithms are also presented. Case studies are discussed, providing guidelines about the possibilities and limitations of the proposed approach / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Sergio Henrique Ferreira da Cunha, Ariovaldo Garcia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-14T01:40:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nasser_IvanaCosta_M.pdf: 4463066 bytes, checksum: 3d3b52301fca2abd3f707ec9abacdcd4 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: A operação de um sistema elétrico interligado, composto por diversas empresas concessionárias, prevê, como um de seus objetivos, o estabelecimento de trocas de energia e potência entre as empresas, de forma a obter uma utilização mais racional dos recursos. É possível, dessa maneira, garantir uma maior confiabilidade ao consumidor a custos mais baixos. Os intercâmbios se processam com base em critérios que determinam as responsabilidades de suprimento entre as empresas e se constituem de contratos firmes ou acordos temporários. Este trabalho tem por objetivo propor um critério para determinação de suprimentos de potência entre empresas concessionárias organizadas em pool, a partir da formulação e análise de sete métodos alternativos. Em termos metodológicos, seis desses critérios caracterizam-se por apresentar um enfoque clássico do problema, baseado na alocação de responsabilidades de geração de ponta. O sétimo método, denominado "determinação direta de contratos¿, apresenta uma nova abordagem que formula o problema como um problema de programação linear estocástica, resolvido com o auxílio das técnicas de Simulação Monte-Carlo e Decomposição de Benders. Os resultados finais são discutidos a partir de uma aplicação dos critérios para o sistema Sul/Sudeste,em sua configuração prevista para dezembro de 1994 / Abstract: One of objectives of the operation of an interconnected power system, composed of several utilities, is to determine energy and peak exchanges, in order to optimize the use of energy resources. ln this way, it's possible to provide a higher reliability to customers with lower costs. These exchanges are based on criteria which define the supply responsibility among the pooled participants. The supply responsibilities can be settled as firm contracts or temporary agreements. This work proposes a new criterion for peak supply in a power pool. The proposed criterion is selected from seven alternative methods. ln terms of methodology, six of the proposed criteria present a classical approach to the question, that is allocation of supply responsibilities. The seventh one, called "direct determination of contracts", presents a different approach, characterizing the problem as a stochastic linear programming problem, solved by Monte Carlo Simulations and Benders Decomposition techniques. The results of an application are discussed. The case study considers the South/Southeast interconnected power system in Brazil, in its predicted configuration for December 1994 / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores : Hermano de M. F. Tavares, Secundino Soares Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T21:46:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LyraFilho_Christiano_M.pdf: 1690816 bytes, checksum: c93c54b42a38e49de240c2f5ac26c55c (MD5) Previous issue date: 1979 / Resumo: Estuda-se neste trabalho técnicas para racionalizar a produção de energia em sistemas de potência hidrotérmicos. Descreve-se o problema, apresenta-se algumas abordagens clássicas e recentes, discute-se sumariamente parte da literatura existente. Propõe-se uma nova abordagem. Continua... / Abstract: Not informed / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica