Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Hidráulica). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Enegnharia Civil (especialização em Hidráulica). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Hidráulica). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-06-23T16:09:19Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 679683 bytes, checksum: 962f9a82b11145d9527fd9f21f1b75ee (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-23T16:09:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 679683 bytes, checksum: 962f9a82b11145d9527fd9f21f1b75ee (MD5) Previous issue date: 2003-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A utilização de estações meteorológicas automáticas é importante para diversas atividades na agricultura moderna, com destaque para o manejo da irrigação, previsão de safra, previsão de doenças e aplicação de defensivos agrícolas. Apesar dos avanços tecnológicos e de preços, tem-se observado, ainda, dificuldades, por parte dos produtores rurais na instalação de estações meteorológicas automáticas, principalmente em razão dos custos de implantação e de manutenção. Assim, este trabalho objetivou o estudo de sensores com componentes eletrônicos comerciais, visando ao desenvolvimento de uma estação meteorológica automática de baixo custo. Os testes foram realizados no Laboratório de Automação e Irrigação de Precisão do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Viçosa. Foram testados sensores para medir a temperatura, a umidade relativa e a irradiação solar. Os sensores foram ligados a circuitos divisores de tensão e conectados a um sistema de aquisição automática de dados, ligado a um microcomputador do tipo PC, por meio da porta serial. No sensor de temperatura foi testado o termistor tipo coeficiente de temperatura negativo (NTC) com resistência de 10kΩ, a 25°C, e constante do material de 4000K (óxido de ferro e titânio). Como sensor de irradiação solar foi testado o transistor 2N3055 (Toshiba e SID). No sensor de umidade relativa foi testado o sensor capacitivo HIH-3610 (Honeywell), enquanto o de temperatura teve desempenho adequado, com ajuste linear com r 2 de 99%, e não foi afetado pelo tipo de abrigo, já o sensor de umidade relativa apresentou erros de 4,9 e 2,31% para os abrigos de polietileno e alumínio, respectivamente. Por sua vez, o sensor de radiação apresentou erros de 0,42 e 1,41Wm -2 , respectivamente para os intervalos de 265 a 1,300Wm -2 e 0 a 265Wm -2 . Os resultados indicaram a viabilidade de uso dos sensores alternativos na estação meteorológica, a fim reduzir custos, ressaltando-se que os sensores-teste e o abrigo de sensores representaram 3,7% do custo do sensor-padrão. / This work was carried out to study commercial sensors assessment for low cost automatic weather stations. Tests were carried out at the Laboratório de Automação e Irrigação de Precisão of the Departamento de Engenharia Agrícola (Department of Agricultural Engineering) at the Universidade Federal de Viçosa. Air temperature, relative humidity, and solar radiation commercial sensors were tested. The sensors were linked to electric tension circuits splitter connected to an automatic data acquisition system, and then connected to a PC by the serial port. For air temperature sensor, a type of negative temperature coefficient (NTC) thermistor was used with an electrical resistance of 10 kΩ at 25°C, and a material constant of 4,000 K (iron and titanium oxide). The sensor for solar radiation was a 2N3055 transistor (Toshiba and SID). For the relative humidity sensor, a capacitive HIH-3610 sensor (Honeywell) was tested. While the air temperature sensor presented satisfactory performance, with determination coefficient (r 2 ) of 0.99, it was not affected by the shelter type. The relative humidity sensor presented errors between 4.90 and 2.31% under polyethylene and aluminum shelters, respectively. On the other hand, the solar radiation sensor presented errors of 0.42 and 1.41 Wm -2 , respectively, within the intervals of 265 to 1.300 Wm -2 and 0 to 265 Wm -2 of solar radiation intensities. Results indicated the feasibility of alternative sensors use in meteorological weather stations for cost reduction. The sensors tested and the sensor shelters together made up 3.7% of the total cost as compared to original automatic weather station standard sensor. / Dissertação antiga

Orientador: Galeno José da Silva / Coorientador: Luiz Fernando de Mattos / Banca: José Roberto Dale Luche / Banca: Nelson Jesuz Ferreira / Resumo : As previsões de descargas elétricas atmosféricas constituem um desafio na fisica e ciências afins. Campanhas de pesquisas em campo e instalação de redes de sensores têm formado um histórico de observações com um ótimo grau de precisão destes eventos. Apesar da grande quantidade de dados gerados, não se observam muitas publicações sobre modelagem de queda de raios nas torres de linhas de transmissão de energia elétrica. Neste trabalho, busca-se começar a preencher esta lacuna com um estudo para obtenção de um índice potencial de impacto de raios em torres de linhas de transmissão de energia elétrica. Um experimento fatorial completo combinado com as saídas de modelos regionais de previsão de tempo foi utilizado na busca deste índice. Os resultados, apesar da descoberta de poderem ser usados no diagnóstico e previsão de tornados, não foram ainda conclusivos para os objetivos deste trabalho. A ampliação na quantidade das amostragens, a realização de mais experimentos e novas pesquisas podem contribuir para a melhoria do índice potencial de impacto de raios em torres de linhas de transmissão de energia elétrica, já que esta técnica mostrou potencial para auxiliar as pesquisas na modelagem deste fenômeno / Abstract: The forecast of atmospheric electrical discharges is a challenge in Physics and related Sciences. It is known that field campaigns and installation of the sensor network have shown great precision degree by the historical of the observation. Despite having large amount of data, we have had many scientific papers on modeling of lightning towers in electric transmission lines. This work aims to do a study for obtaining a Potential Index of Impacts Lightning in Electric Transmission Lines. In order to get this Index, an accurate factorial experiment was combined with regional forecast models output. As a result, although the discovery can be used for diagnosis and tornadoes forecasting, its has not been concluded by this work target yet. Having shown the technique can help the modeling research, an expansion of sample as well as new experiment and news research can contribute more for Index improvement / Mestre

Tese de mestrado integrado. Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnológico. Engenharia Civil. / Submitted by Robespierre Xavier da Silva Junior null (robespierre.xavier) on 2016-07-05T23:53:05Z No. of bitstreams: 1 TCC-Robespierre X. S. Jr.pdf: 3880652 bytes, checksum: bc7803e50aaaf83faa6d6bc1e22cb4ca (MD5) / Approved for entry into archive by LIA CAETANO BASTOS null (lia.c.bastos@ufsc.br) on 2016-07-18T20:38:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TCC-Robespierre X. S. Jr.pdf: 3880652 bytes, checksum: bc7803e50aaaf83faa6d6bc1e22cb4ca (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-18T20:38:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TCC-Robespierre X. S. Jr.pdf: 3880652 bytes, checksum: bc7803e50aaaf83faa6d6bc1e22cb4ca (MD5) / Este trabalho tem como princípio apresentar a análise de incerteza nas previsões meteorológicas e hidrológicas da ferramenta computacional SPEHC. Para tanto, inicia-se o presente estudo apresentando uma introdução que salienta quais modelos meteorológicos e hidrológico utilizados nos cálculos. Além dos modelos implementados, os estudos tiveram como foco realizar análises na sub-bacia do Rio do Peixe, que tem como exutório o município de Tangará. Os resultados encontrados foram dispostos em três partes distintas que são as seguintes: análise de incerteza meteorológica, calibração do modelo hidrológico e análise de incertezas hidrológicas. Os estudos de incerteza meteorológica tiveram como início determinar para a região do presente estudo a diferença nos valores acumulados de precipitação dos dados do TRMM (que são utilizados na calibração do modelo) e os valores observados nos sete pluviômetros espalhados na região da sub-bacia hidrográfica. Após este cálculo foi elaborada uma análise em um evento crítico de precipitação, sendo que os modelos meteorológico BRAMS e ETA não foram coerentemente representativos nas estimativas pluviométricas nesse período de estudo. A segunda parte dos resultados apresentou a calibração do modelo hidrológico PM Tank Model que é utilizado na ferramenta computacional SPEHC. Para tanto, optou-se por elaborar uma série de dez calibrações diferentes para a mesma região. Este fato foi proposto para servir de base nas análises de previsão hidrológica. Na última etapa deste estudo foram analisados os dados de previsão hidrológica e concluiu-se que todas as análises referentes a previsão de vazão são diretamente interligadas a qualidade dos dados de precipitação. Sendo assim, o estudo de previsão hidrológica se ateve a analisar qualitativamente os resultados encontrados e identificando padrões assumidos nos referidos gráficos. Por fim, o presente estudo concluiu que as previsões hidrológicas são dependentes das previsões meteorológicas e portanto todas as incertezas atreladas a estas são repassadas a modelagem de vazão. / This paper has the principle analyzing uncertainties in weather and hydrological forecasts on software SPEHC. Therefore, begins this study presenting an introduction about meteorological and hydrological models used in the calculations. In addition to the models implemented, studies have focused on performing analysis on the Fish River sub-basin, where the discharge measure is in the city of Tangará. The results were arranged in three distinct parts which are as follows: weather uncertainty analysis, calibration of the hydrological model and analysis of hydrological uncertainties. The weather uncertainty studies beginning to determine for this study region the difference in cumulative values of precipitation from TRMM (used in model calibration) and the values observed in the seven rain gauges in the sub-basin area. After this, was prepared an analysis in a critical event of precipitation, and the weather models BRAMS and ETA were not consistently representative in rainfall estimates in this study. The second part of the results are the calibration of the PM Tank Model that is used on SPEHC. Therefore, it was decided to prepare a series of ten different calibrations for the same region. This fact has been proposed as the principle for the hydrological forecasting analyzes. In the last part of this study, the hydrological forecast were analyzed and it was concluded that all the analyzes regarding the flow prediction is directly linked to the quality of the precipitation. Therefore the hydrological forecast study only analyze the qualitatively results founded and identifying patterns assumed in these graphics. This study concluded that hydrological forecasts are dependent on weather forecasts and all the uncertainties linked to these are passed on modeling flow.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study presents a prototype of a deployable unit for automated surface weather observation, named Estação Mesomóvel, which is mounted on a tripod and portable in a small vehicle, allowing its installation in the path of oncoming convective storms. With a high frequency data sampling strategy, the Estação Mesomóvel is capable of monitoring adequately mesoscale surface features produced by convection. The challenges and solutions found during the conception of the prototype are discussed, as well as the results from the data comparison experiments conducted between the Estação Mesomóvel and an automated surface weather station from the operational network. The operation of the Estação Mesomóvel in storm interception mode is presented in the context of the weather analysis and forecasting strategies used, the deployment logistics, and the atmospheric data obtained in the field. Results from the analysis of the collected data showed the capability of the Estação Mesomóvel in sampling the evolution, at high frequency, of convective phenomena at the meso-g scale, such as gust fronts, cold pools, mesohighs and high precipitation rates, which are typically poorly represented by the synoptic-scale surface observing network. This investigation showed the feasibility of conducting storm interception in Brazil with the goal of collecting high-quality atmospheric data for scientific purposes. / Neste trabalho é apresentada a Estação Mesomóvel, que consiste no protótipo de uma unidade tática de observação meteorológica automática de superfície, montada sobre tripé e transportável em um veículo de pequeno porte, podendo assim ser instalada na trajetória de tempestades convectivas. Com sua amostragem em alta frequência, a Estação Mesomóvel é capaz de monitorar de maneira adequada circulações de mesoescala produzidas pela convecção. São apresentados os desafios e as soluções encontradas durante a concepção deste protótipo, e também os resultados de comparações feitas entre as medições da Estação Mesomóvel e de uma estação da rede operacional de observação em superfície. A operação da Estação Mesomóvel em modo de interceptação de tempestades é discutida em termos das estratégias de análise e previsão de tempo empregadas, da logística de deslocamento, e dos dados atmosféricos obtidos em campo. Resultados da análise dos dados coletados pela Estação Mesomóvel mostraram sua capacidade de amostrar a evolução, em alta frequência, de fenômenos convectivos da escala meso-g, como frentes de rajada, piscinas de ar frio, mesoaltas e altas taxas de precipitação, que tipicamente é mal representada pela rede de observação de superfície em escala sinótica. Esta pesquisa demonstrou que é factível realizar no Brasil a coleta de dados meteorológicos com qualidade científica através da estratégia de interceptação de tempestades convectivas.

Muitos negócios possuem exposição às variações climáticas e com poucas alternativas para mitigar este tipo de risco. Nos últimos 20 anos o mercado de derivativos climáticos se desenvolveu principalmente em locais como Canadá, EUA e Europa para transferir os riscos relacionados às variações climáticas para investidores com maior capacidade de absorção, tais como seguradoras, resseguradoras e fundos de investimentos. Este trabalho implementou uma metodologia de precificação destes contratos para a variável temperatura média diária no Brasil. Foram utilizados os dados de 265 estações meteorológicas cadastras no site do BDMEP/INMET, utilizando-se observações diárias durante o período 1970-2012. Enquanto a maior parte dos trabalhos de precificação fora desenvolvida para um local específico, neste estudo buscou-se uma solução mais generalizada e que permitisse aos participantes deste novo mercado balizar suas expectativas de preço para qualquer ponto com uma estação meteorológica no país. O principal desafio para esta abordagem foram as falhas nas séries temporais e para isto desenvolveu-se uma metodologia de preenchimento utilizando as informações do projeto NCEP/NCAR. Cada estação foi submetida ao algoritmo de análise e modelagem das séries de temperatura. Considerou-se \"Sucesso\" (36.2% dos casos) as estações cujo processo de modelagem culminou em um resíduo ruído branco, estacionário e homoscedástico. Por \"Fracasso\" (63.8% das estações) entendem-se os casos que violaram pelo menos uma destas condições. Para a incorporação da tendência nos dados utilizou-se a Regressão Polinomial Local (LOESS). Para a estimação da sazonalidade foi empregada análise espectral e utilizada a série de Fourier. Para o tratamento da autocorrelação serial nos resíduos utilizou-se modelos ARFIMA, que contempla um parâmetro para memória longa do processo. A análise espacial dos resultados sugere uma maior taxa de \"Sucesso\" para a precificação de contratos na região Centro-Sul do país e piores para Norte e Nordeste. O método de preenchimento das falhas não deve ser utilizado indiscriminadamente por todo o país, uma vez que a correlação entre as séries do BDMEP/INMET e NCEP/NCAR não é constante, além de apresentar um claro padrão na dispersão espacial. A precificação dos contratos foi feita pelos métodos de \"Burning cost\", \"Modelagem do Índice\" e \"Modelagem da temperatura média diária\". Para este último caso as temperaturas simuladas apresentaram um viés ligeiramente acima dos dados históricos, podendo causar grandes distorções na precificação dos contratos. Deve-se realizar uma correção dos valores simulados antes da precificação dos contratos. A qualidade e consistência dos dados climáticos representam a maior ameaça para a utilização de derivativos climáticos no país, principalmente na região Cento-Oeste, aonde existem poucas estações meteorológicas, e Nordeste, com baixíssima taxa de \"Sucesso\", mesmo com um razoável número de estações. / Many business are exposed to weather variations and managers did not use to have a tool to avoid it. In the last twenty years, weather derivative markets has developed mainly in Canada, USA and Europe, transferring these risks to investors who are willing and able to assume it and receive a financial compensation for that, such as investment funds, insurance and reinsurance companies. This study developed a methodology to price weather contracts with daily average temperature as underlying. It was used 265 public weather stations from BDMEP/ INMET and data was collected from 1970 up to 2012. While the most part of studies in this area have focused in one or few stations, the goal of this study was to develop a more general pricing tool which would allow assessing weather risk and quoting it at any place in Brazil with an available weather station. The main issue was the gaps that occur so frequently in weather time series data and a methodology using interpolated data from NCEP/NCAR was proposed to deal with it. At the bottom of modelling process, weather stations were classified as \"Success\" (36.2%) or \"Failure\" (63.8%) according to the analysis of residuals. To be considered \"Success\", residuals of a time series must be stationary, homoscedastic and white-noise, i.e., free of autocorrelation. If at least one of these was not reached, the modelling process of this weather station was considered \"Failure\". Detrend data was done using Local Polynomial Regression (LOESS). Seasonality was estimated using spectral analysis and Fourier analysis. Autocorrelation of residuals was incorporated into the model using ARFIMA models, which have a parameter to deal with long memory process. Spatial analysis of results suggests a higher \"Success\" rate for contracts priced in the Center south region and worst results were obtained in North and Northeast. Methodology to fill the gaps should not be used in all situations, once correlation is not constant through the country and has a strong spatial pattern (clustering). Pricing was done using \"Burning cost\", \"Index modelling\" and \"Daily modelling of average temperature\". In this former case, simulated temperature has shown a slightly positive bias, which could create huge differences in prices compared with other models. A correction should be done to these values, to use it for pricing purposes. The quality and consistency of weather data is the main issue to develop a weather market in Brazil, mainly in Center-West region, where there is a small number of weather stations and Northeast with the lowest \"Success\" rate, even with a not so small number of weather stations.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Energia. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011